Диференцијал возила. Сорте и карактеристике функционисања

Диференцијал је механизам који преноси обртни момент са једног извора на два потрошача. Његова кључна карактеристика је могућност прерасподеле снаге и обезбеђивања различитих угаоних брзина ротације потрошача. Што се тиче друмског возила, то значи да точкови могу да приме различиту снагу и да се ротирају различитим брзинама кроз диференцијал.

Диференцијал је важан елемент аутомобилског мењача. Хајде да покушамо да схватимо зашто.

Зашто не можете без диференцијала

Строго говорећи, можете без диференцијала. Али само док се аутомобил креће беспрекорном стазом, не скрећући нигде, а гуме су му исте и равномерно напумпане. Другим речима, све док сви точкови путују на истом растојању и ротирају истом брзином.

Али када аутомобил уђе у скретање, точкови морају да пређу другу удаљеност. Очигледно, спољна кривина је дужа од унутрашње кривине, тако да точкови на њој морају да се окрећу брже од точкова на унутрашњој кривини. Када осовина није водећа, а точкови не зависе један од другог, онда нема проблема.

Друга ствар је водећи мост. За нормално управљање, ротација се преноси на оба точка. Са својом крутом везом, имали би исту угаону брзину и тежили би да пређу исто растојање у заокрету. Скретање би било тешко и резултирало би проклизавањем, повећаним хабањем пнеуматика и превеликим оптерећењем . Део снаге мотора би проклизао, што значи да би се гориво трошило. Нешто слично, иако не тако очигледно, дешава се и у другим ситуацијама – при вожњи по неравним путевима, неравномерном оптерећењу точкова, неуједначеном притиску у гумама, различитом степену истрошености гума.

Ту долази у помоћ. Преноси ротацију на обе осовине, али однос угаоних брзина ротације точкова може бити произвољан и брзо се мењати у зависности од конкретне ситуације без интервенције возача.

Врсте диференцијала

Диференцијали су симетрични и асиметрични. Симетрични уређаји преносе исти обртни момент на оба погонска вратила; када се користе асиметрични уређаји, преносни моменти су различити.

Функционално, диференцијали се могу користити као међуточковни и међуосовински диференцијали. Интервхеел преноси обртни момент на точкове једне осовине. У аутомобилу са предњим погоном налази се у мењачу, у аутомобилу са погоном на задње точкове, у кућишту задње осовине.

У аутомобилу са погоном на сва четири точка, механизми се налазе у кућиштима обе осовине. Ако је погон на сва четири точка сталан, централни диференцијал је такође монтиран у кутију преноса. Преноси ротацију са мењача на обе погонске осовине.

Осовински диференцијал је увек симетричан, али осовински диференцијал је обично асиметричан, типичан проценат обртног момента између предње и задње осовине је 40/60, иако може бити другачији. 

Могућност и начин блокирања одређује другу класификацију диференцијала:

• бесплатно (без блокирања);

• sa ručnim prebacivanjem;

• са аутоматским закључавањем.

Блокирање може бити потпуно или делимично.

Како функционише диференцијал и зашто га блокирати

У ствари, диференцијал је механизам планетарног типа. У најједноставнијем симетричном међуосовинском диференцијалу постоје четири конусна зупчаника - два бочна зупчаника (1) плус два сателита (4). Коло ради са једним сателитом, али је други додат да би уређај био моћнији. У камионима и теренцима уграђена су два пара сателита.

Чаша (тело) (5) служи као носач за сателите. У њему је чврсто причвршћен велики погонски зупчаник (2). Он прима обртни момент од мењача преко зупчаника крајњег погона (3).

На правом путу, точкови, а самим тим и њихови точкови, ротирају се истом угаоном брзином. Сателити се окрећу око осовина точкова, али не ротирају око својих осе. Тако ротирају бочне зупчанике, дајући им исту угаону брзину.

У углу, точак на унутрашњем (мањем) луку има већи отпор котрљања и стога га успорава. Пошто одговарајући бочни зупчаник такође почиње да се окреће спорије, то узрокује ротацију сателита. Њихова ротација око сопствене осе доводи до повећања броја обртаја зупчаника на осовини спољашњег точка.  

Слична ситуација може настати у случајевима када гуме имају недовољно приањање на путу. На пример, точак удари у лед и почне да клизи. Обичан слободни диференцијал ће пренети ротацију тамо где је мањи отпор. Као резултат тога, проклизавајући точак ће се окретати још брже, док ће се супротни точак практично зауставити. Као резултат тога, аутомобил неће моћи да настави кретање. Штавише, слика се неће суштински променити у случају погона на сва четири точка, јер ће и средишњи диференцијал сву снагу пренети тамо где наилази на мањи отпор, односно на осовину са клизним точком. Као резултат тога, чак и аутомобил са погоном на сва четири точка може да се заглави ако само један точак проклизне.

Овај феномен озбиљно нарушава проходност било ког аутомобила и потпуно је неприхватљив за теренска возила. Можете поправити ситуацију блокирањем диференцијала.

Врсте брава

Потпуно присилно блокирање

Можете постићи потпуно ручно блокирање тако што ћете ометати сателите како бисте их лишили могућности да се окрећу око сопствене осе. Други начин је увођење чашице диференцијала у чврсти спој са осовином. Оба точка ће се окретати истом угаоном брзином.

Да бисте омогућили овај режим, потребно је само да притиснете дугме на контролној табли. Погонска јединица може бити механичка, хидраулична, пнеуматска или електрична. Ова шема је погодна и за међуточкове и за централне диференцијале. Можете га укључити када аутомобил мирује, а користите га само при малој брзини када возите по неравном терену. Након што сте отишли ​​на нормалан пут, закључавање се мора искључити, иначе ће се руковање приметно погоршати. Злоупотреба овог режима може проузроковати оштећење осовинског вратила или повезаних делова.

Од већег интереса су самоблокирајући диференцијали. Не захтевају интервенцију возача и раде аутоматски када се укаже потреба. Пошто је блокирање у таквим уређајима непотпуно, вероватноћа оштећења осовинских осовина је мала.

Диск (фрикциона) брава

Ово је најједноставнија верзија самоблокирајућег диференцијала. Механизам је допуњен сетом фрикционих дискова. Чврсто пристају једни другима и кроз један су чврсто причвршћени на једну од осовина и у чаши.

Цела структура се ротира као целина све док брзина ротације точкова не постане другачија. Тада се између дискова појављује трење, што ограничава раст разлике у брзинама.

Viskozna spojnica

Вискозна спојница (вискозна спојница) има сличан принцип рада. Само овде се дискови са перфорацијом нанети на њих стављају у запечаћену кутију, чији је сав слободан простор испуњен силиконском течношћу. Његова карактеристика је промена вискозитета током мешања. Како се дискови окрећу различитим брзинама, течност се узбуркава, а што је интензивније мешање, то течност постаје вискознија, скоро у чврсто стање. Када се брзина ротације смањи, вискозитет течности брзо опада и диференцијал се откључава.  

Вискозна спојница има прилично велике димензије, па се чешће користи као додатак централном диференцијалу, а понекад и уместо њега, у овом случају делује као псеудо-диференцијал.

Вискозна спојница има низ недостатака који значајно ограничавају његову употребу. То су инерција, значајно загревање и лоша компатибилност са АБС-ом.

Тхорсен

Назив потиче од Торкуе Сенсинг, односно „опажања обртног момента“. Сматра се једним од најефикаснијих самоблокирајућих диференцијала. Механизам користи пужни зупчаник. Дизајн такође има елементе трења који додатно преносе обртни момент када дође до клизања.

Постоје три врсте овог механизма. Под нормалном вучом на путу, варијанте Т-1 и Т-2 функционишу као диференцијали симетричног типа.

Када један од точкова изгуби вучу, Т-1 је у стању да прерасподели обртни момент у односу од 2,5 према 1 до 6 према 1 и чак више. То јест, точак са најбољим приањањем ће добити више обртног момента од клизног точка, у наведеној пропорцији. У варијанти Т-2, ова цифра је нижа - од 1,2 до 1 до 3 до 1, али има мање зазора, вибрација и буке.

Торсен Т-3 је првобитно развијен као асиметрични диференцијал са стопом блокирања од 20 ... 30%.

КУАИФЕ

Куифе диференцијал је добио име по енглеском инжењеру који је развио овај уређај. По дизајну, припада типу црва, попут Тхорсена. Од ње се разликује по броју сателита и њиховом постављању. Куаифе је прилично популаран међу ентузијастима за подешавање аутомобила.