Voertuig differentieel. Rassen en kenmerken van functioneren
Inhoud
gratis (zonder blokkering);
met handmatige vergrendeling;
met automatische vergrendeling.
Een differentieel is een mechanisme dat koppel overbrengt van één bron naar twee verbruikers. Het belangrijkste kenmerk is de mogelijkheid om stroom te herverdelen en verschillende hoeksnelheden van rotatie van consumenten te bieden. Met betrekking tot een wegvoertuig betekent dit dat de wielen door het differentieel een ander vermogen kunnen ontvangen en met verschillende snelheden kunnen draaien.
Het differentieel is een belangrijk onderdeel van een autotransmissie. Laten we proberen erachter te komen waarom.
Waarom je niet zonder differentieel kunt
Strikt genomen kun je zonder differentieel. Maar alleen zolang de auto over een onberispelijke baan rijdt, zonder ergens te draaien, en de banden hetzelfde en gelijkmatig zijn opgepompt. Met andere woorden, zolang alle wielen dezelfde afstand afleggen en met dezelfde snelheid draaien.
Maar als de auto een bocht ingaat, moeten de wielen een andere afstand afleggen. Het is duidelijk dat de buitenste bocht langer is dan de binnenste bocht, dus de wielen erop moeten sneller draaien dan de wielen op de binnenste bocht. Wanneer de as niet voorloopt en de wielen niet van elkaar afhankelijk zijn, is er geen probleem.
Een ander ding is de leidende brug. Voor normale controle wordt de rotatie overgebracht op beide wielen. Met hun starre verbinding zouden ze dezelfde hoeksnelheid hebben en dezelfde afstand in een bocht afleggen. Draaien zou moeilijk zijn en zou resulteren in slippen, verhoogde bandenslijtage en overmatige spanning op de . Een deel van het motorvermogen zou gaan slippen, wat betekent dat er brandstof wordt verspild. Iets soortgelijks, hoewel niet zo voor de hand liggend, doet zich voor in andere situaties - bij het rijden op ruwe wegen, ongelijke wielbelastingen, ongelijke bandenspanning, verschillende mate van bandenslijtage.
Hier komt het te hulp. Het brengt rotatie over op beide assen, maar de verhouding van de hoeksnelheden van de rotatie van de wielen kan willekeurig zijn en snel veranderen, afhankelijk van de specifieke situatie, zonder tussenkomst van de bestuurder.
Soorten differentiëlen
Differentiëlen zijn symmetrisch en asymmetrisch. Symmetrische apparaten brengen hetzelfde koppel over op beide aangedreven assen, bij gebruik van asymmetrische apparaten zijn de overgedragen koppels verschillend.
Functioneel kunnen differentiëlen worden gebruikt als differentiëlen tussen wielen en tussen assen. Interwheel brengt het koppel over op de wielen van één as. Bij een auto met voorwielaandrijving zit deze in de versnellingsbak, bij een auto met achterwielaandrijving in het achterashuis.
Bij een auto met vierwielaandrijving bevinden de mechanismen zich in de carters van beide assen. Als de vierwielaandrijving permanent is, wordt ook een middendifferentieel in de tussenbak gemonteerd. Het brengt de rotatie van de versnellingsbak over op beide aandrijfassen.
Het asdifferentieel is altijd symmetrisch, maar het asdifferentieel is meestal asymmetrisch, het typische koppelpercentage tussen de voor- en achteras is 40/60, hoewel het kan verschillen.
De mogelijkheid en methode van blokkeren bepaalt een andere classificatie van differentiëlen:
Blokkering kan volledig of gedeeltelijk zijn.
Hoe het differentieel werkt en waarom het moet worden geblokkeerd
In feite is het differentieel een mechanisme van het planetaire type. In het eenvoudigste symmetrische dwarsasdifferentieel zijn er vier conische tandwielen - twee semi-axiale (1) plus twee satellieten (4). Het circuit werkt met één satelliet, maar de tweede wordt toegevoegd om het apparaat krachtiger te maken. In vrachtwagens en SUV's zijn twee paar satellieten geïnstalleerd.
De cup (body) (5) fungeert als drager voor satellieten. Hierin is een groot aangedreven tandwiel (2) vast bevestigd. Het ontvangt het koppel van de versnellingsbak via het eindaandrijftandwiel (3).
Op een rechte weg draaien de wielen, en dus hun wielen, met dezelfde hoeksnelheid. De satellieten draaien om de wielassen, maar niet om hun eigen assen. Ze roteren dus de zijtandwielen, waardoor ze dezelfde hoeksnelheid krijgen.
In een bocht heeft een wiel op de binnenste (kleinere) boog meer rolweerstand en vertraagt deze dus. Omdat het overeenkomstige zijtandwiel ook langzamer begint te draaien, gaan de satellieten draaien. Hun rotatie rond hun eigen as leidt tot een toename van het aantal tandwielomwentelingen op de as van het buitenste wiel.
Een soortgelijke situatie kan zich voordoen wanneer de banden onvoldoende grip op de weg hebben. Het wiel raakt bijvoorbeeld het ijs en begint te slippen. Een gewoon vrij differentieel zal rotatie overbrengen naar waar er minder weerstand is. Hierdoor zal het slippende wiel nog sneller gaan draaien, terwijl het tegenoverliggende wiel praktisch stil komt te staan. Hierdoor kan de auto niet verder rijden. Bovendien zal het beeld bij vierwielaandrijving niet fundamenteel veranderen, aangezien het middendifferentieel ook al het vermogen zal overbrengen naar waar het minder weerstand ondervindt, namelijk naar de as met een slipperwiel. Als gevolg hiervan kan zelfs een auto met vierwielaandrijving vast komen te zitten als er maar één wiel slipt.
Dit fenomeen tast de doorgankelijkheid van elke auto ernstig aan en is volkomen onaanvaardbaar voor terreinwagens. U kunt de situatie verhelpen door het differentieel te blokkeren.
Soorten sloten
Volledige geforceerde blokkering
U kunt een volledige handmatige blokkering bereiken door de satellieten te blokkeren, zodat ze niet meer om hun eigen as kunnen draaien. Een andere manier is om de differentieelkom stevig in aangrijping te brengen met de steekas. Beide wielen draaien met dezelfde hoeksnelheid.
Om deze modus in te schakelen, hoeft u alleen maar op een knop op het dashboard te drukken. De aandrijfeenheid kan mechanisch, hydraulisch, pneumatisch of elektrisch zijn. Dit schema is geschikt voor zowel interwheel- als middendifferentiëlen. U kunt het inschakelen wanneer de auto stilstaat en u dient het alleen bij lage snelheid te gebruiken wanneer u over ruw terrein rijdt. Nadat u op een normale weg bent vertrokken, moet het slot worden uitgeschakeld, anders zal de wegligging merkbaar verslechteren. Misbruik van deze modus kan schade aan de steekas of aanverwante onderdelen veroorzaken.
Van groter belang zijn zelfremmende differentiëlen. Ze vereisen geen tussenkomst van de bestuurder en werken automatisch wanneer dat nodig is. Aangezien de blokkering in dergelijke apparaten onvolledig is, is de kans op schade aan de asassen klein.
Schijf (wrijving) slot
Dit is de eenvoudigste versie van een zelfblokkerend differentieel. Het mechanisme wordt aangevuld met een set frictieschijven. Ze passen strak op elkaar en zijn via de ene star vastgezet op een van de steekassen en in de kom.
De hele structuur roteert als geheel totdat de rotatiesnelheid van de wielen anders wordt. Dan ontstaat er wrijving tussen de schijven, wat de groei van het snelheidsverschil beperkt.
viskeuze koppeling
Een viskeuze koppeling (viskeuze koppeling) heeft een soortgelijk werkingsprincipe. Alleen hier worden de schijven met daarop aangebrachte perforaties in een afgesloten doos geplaatst, waarvan alle vrije ruimte is gevuld met siliconenvloeistof. Het onderscheidende kenmerk is de verandering in viscositeit tijdens het mengen. Terwijl de schijven met verschillende snelheden draaien, wordt de vloeistof in beweging gebracht, en hoe intenser de beweging, hoe stroperiger de vloeistof wordt en bijna een vaste toestand bereikt. Wanneer de rotatiesnelheid afvlakt, daalt de viscositeit van de vloeistof snel en wordt het differentieel ontgrendeld.
De viskeuze koppeling heeft vrij grote afmetingen en wordt daarom vaker gebruikt als aanvulling op het middendifferentieel, en soms in plaats daarvan, in dit geval als pseudo-differentieel.
De viskeuze koppeling heeft een aantal nadelen die het gebruik ervan aanzienlijk beperken. Dit zijn traagheid, aanzienlijke verhitting en slechte compatibiliteit met ABS.
Thorsen
De naam komt van Torque Sensing, dat wil zeggen "koppel waarnemen". Het wordt beschouwd als een van de meest effectieve zelfremmende differentiëlen. Het mechanisme maakt gebruik van een wormwiel. Het ontwerp heeft ook wrijvingselementen die extra koppel overbrengen wanneer slip optreedt.
Er zijn drie soorten van dit mechanisme. Bij normale tractie op de weg functioneren de varianten T-1 en T-2 als differentiëlen van het symmetrische type.
Wanneer een van de wielen grip verliest, kan de T-1 het koppel herverdelen in een verhouding van 2,5 tot 1 tot 6 tot 1 en zelfs meer. Dat wil zeggen, het wiel met de beste grip krijgt meer koppel dan het slippende wiel, in de gespecificeerde verhouding. In de T-2-variant is dit cijfer lager - van 1,2 tot 1 tot 3 tot 1, maar er is minder speling, trillingen en geluid.
Torsen T-3 is oorspronkelijk ontwikkeld als een asymmetrisch differentieel met een blokkeringspercentage van 20 ... 30%.
QUAIF
Het Quife-differentieel is vernoemd naar de Engelse ingenieur die dit apparaat heeft ontwikkeld. Door zijn ontwerp behoort het tot het wormtype, zoals Thorsen. Het verschilt ervan in het aantal satellieten en hun plaatsing. Quaife is behoorlijk populair onder liefhebbers van autotuning.
