Diferențial auto: dispozitiv, defecțiuni și metodă de selecție
Conținut
Documentația tehnică a SUV-urilor depline, a unor crossover-uri și a mașinilor urbane cu tracțiune integrală conține sintagma „blocare diferențială”. Să ne dăm seama ce este, care este scopul său în mașină, cum funcționează și, de asemenea, cum să alegeți una nouă pentru a o înlocui pe cea eșuată.
Ce este diferențialul mașinii
Diferențialul dintr-o mașină este un element de transmisie. Oferă o rotație independentă a roților motoare, dar în același timp transmite același cuplu fiecăreia dintre ele.
Acest element este deosebit de important pentru stabilitatea mașinii în viraje. Știm din fizică că atunci când se învârte, o roată din interiorul unui semicerc parcurge o cale mai scurtă decât o roată din exteriorul unui cerc. În cazul roților antrenate, acest lucru nu se simte deloc.
În ceea ce privește roțile motoare, dacă nu ar exista diferențial în transmisie, orice mașină ar pierde semnificativ stabilitatea în viraje. Problema este că roțile exterioare și interioare trebuie să se rotească la viteze diferite la virare pentru a menține aderența. În caz contrar, una dintre roți ar aluneca sau aluneca.
Diferențialul este montat pe puntea de acționare. În cazul vehiculelor cu tracțiune integrală (clasa SUV sau 4x4), acest mecanism este disponibil pe toate osiile.
În unele mașini, diferențialul este sudat special pentru a face ca mașina să se deplaseze. Un exemplu în acest sens sunt mașinile de raliu cu tracțiune pe două roți, cu diferențial sudat. Cu toate acestea, pentru conducerea normală în oraș, este mai bine să folosiți un diferențial din fabrică sau, așa cum se mai numește, un diferențial deschis.
Istorie diferențială și scop
Designul diferențialului a apărut aproape simultan cu începutul producției de vehicule echipate cu un motor cu ardere internă. Diferența a fost de doar câțiva ani.
Primele mașini au fost atât de instabile în jurul virajelor, încât inginerii au fost nevoiți să descopere cum să transfere aceeași tracțiune pe roțile motoare, dar în același timp să le facă astfel încât să poată roti la viteze diferite pe viraje.
Deși nu se poate spune că mecanismul în sine a fost dezvoltat după apariția mașinilor cu motoare cu ardere internă. Faptul este că, pentru a rezolva manevrarea primelor mașini, a fost împrumutată o dezvoltare, care fusese folosită anterior pe vagoanele cu aburi.
Mecanismul în sine a fost dezvoltat de un inginer din Franța - Onesifor Pekker în 1825. Ferdinand Porsche a continuat să lucreze la roata de alunecare din mașină. În colaborare între compania sa și ZF AG (Friedrichshafen), a fost dezvoltat un diferențial cu came (1935).
Utilizarea masivă a diferențialelor LSD a început în 1956. Tehnologia a fost utilizată de toți producătorii de automobile, deoarece a deschis noi oportunități pentru vehiculele cu patru roți.
Dispozitiv diferențial
Diferențialul se baza pe o cutie de viteze planetară. O cutie de viteze simplă constă din două trepte de viteză care au un număr diferit de dinți de aceeași dimensiune (pentru cuplare constantă).
Când angrenajul mai mare se rotește, cel mai mic face mai multe rotații în jurul axei sale. Modificarea planetară asigură nu numai transmiterea cuplului către puntea de acționare, ci o convertește, astfel încât viteza arborilor de antrenare și a arborilor motori să fie diferită. În plus față de transmisia obișnuită a angrenajului în cutiile de viteze planetare, sunt utilizate mai multe elemente suplimentare care interacționează cu trei principale.
Diferențialul folosește întregul potențial al cutiilor de viteze planetare. Datorită faptului că un astfel de mecanism are două grade de libertate și vă permite să modificați raportul de transmisie, astfel de mecanisme s-au dovedit a fi eficiente pentru a asigura stabilitatea roților motoare care se rotesc la viteze diferite.
Dispozitivul diferențial include:
- Carcasă diferențială sau cupă. Întregul angrenaj planetar și angrenajele sunt fixate în el;
- Angrenaje semiaxe (tipul solar este cel mai des folosit). Luați cuplul de la sateliți și transmiteți-l roților motoare;
- Angrenaje conduse și conducătoare ale transferului principal;
- Sateliți. Funcționează ca unelte planetare. Dacă autoturismul este un autoturism, atunci vor exista două astfel de piese într-un singur mecanism. În SUV-uri și camioane, angrenajul planetar are 4 sateliți.
Diagrama de funcționare diferențială
Există două tipuri de astfel de mecanisme - un diferențial simetric și asimetric. Prima modificare este capabilă să transmită cuplul la arborele osiei în mod egal. Funcționarea lor nu este afectată de viteza unghiulară a roților motoare.
Cea de-a doua modificare oferă reglarea cuplului între roțile punții motoare dacă acestea încep să se rotească la viteze diferite. Adesea, un astfel de diferențial este instalat între axele unui vehicul cu tracțiune integrală.
Mai multe detalii despre modurile de funcționare ale diferențialului. Mecanismul funcționează diferit în astfel de situații:
- Mașina merge direct;
- Mașina face o manevră;
- Roțile motoare încep să alunece.
Așa funcționează diferențialul:
Cu mișcare dreaptă
Când mașina merge direct, sateliții sunt pur și simplu legătura dintre angrenajele axelor. Roțile mașinii se rotesc cu aceeași viteză, astfel încât cupa se rotește ca o singură țeavă care leagă ambii arbori de osie.
Cuplul este distribuit uniform între cele două roți. Rotațiile roții corespund cu rotațiile pinionului.
La întoarcere
Când mașina manevrează, roata din raza de virare exterioară face mai multe rotații decât cea din raza de virare interioară. Roata interioară întâmpină multă rezistență pe măsură ce cuplul roții exterioare crește, iar drumul împiedică rotirea acesteia la viteza corespunzătoare.
În acest caz, sateliții intră în joc. Angrenajul arborelui axului interior încetinește, din cauza căruia angrenajul planetar din cupă începe să se rotească în direcția opusă. Acest mecanism vă permite să mențineți stabilitatea mașinii, chiar și pe viraje strânse și strânse. De asemenea, previne uzura excesivă a anvelopelor pe roata decelerantă.
La alunecare
A treia situație în care diferențialul este util este alunecarea roții. Acest lucru, de exemplu, se întâmplă atunci când mașina intră în noroi sau se mișcă pe gheață. În acest mod, diferențialul funcționează pe un principiu complet diferit decât în viraje.
Faptul este că atunci când alunecă, roata suspendată începe să se rotească liber, ceea ce duce la o pierdere a cuplului pe roată care are o aderență suficientă la suprafața drumului. Dacă diferențialul ar funcționa în modul viraj, intrând în noroi sau gheață, mașina s-ar opri cu totul, deoarece tracțiunea ar fi complet pierdută.
Pentru a elimina această problemă, inginerii au dezvoltat un diferențial cu alunecare limitată. Vom vorbi despre munca sa puțin mai târziu. În primul rând, merită luate în considerare modificările existente ale diferențialelor și diferențele lor.
Tipuri diferențiale
În cazul în care mașina are o singură axă de acționare, atunci va fi echipată cu un diferențial pe axa transversală. Un vehicul cu tracțiune integrală folosește un diferențial central. La autovehiculele cu tracțiune față, acest mecanism este numit și diferențial față, iar modelele din mașinile cu tracțiune spate sunt numite diferențial spate.
Aceste mecanisme sunt împărțite în trei categorii în funcție de tipul angrenajului:
- Diferențial conic;
- Diferențial de viteze melcate;
- Diferențial cilindric.
Ele diferă între ele prin forma angrenajelor principale și axiale. Modificări conice sunt instalate în vehiculele cu tracțiune față și spate. Cele cilindrice sunt utilizate la modelele cu tracțiune integrală, iar roțile dințate melcate sunt potrivite pentru toate tipurile de transmisii.
În funcție de modelul de mașină și de condițiile de drum în care este operat vehiculul, vor fi utile următoarele tipuri de diferențiale:
- Blocare mecanică;
- Diferențial autoblocant;
- Blocare electrică.
Diferențiale blocate mecanic
În această modificare, sateliții sunt blocați de șofer însuși folosind comutatoare speciale pe roți. Când vehiculul este în linie dreaptă sau se întoarce, diferențialul va funcționa normal.
De îndată ce o mașină lovește un drum cu o suprafață instabilă, de exemplu, conduce într-o pădure cu noroi sau un drum cu zăpadă, șoferul mută pârghiile în poziția dorită, astfel încât sateliții să fie blocați.
În acest mod, angrenajul planetar nu funcționează, iar mașina, în principiu, nu are diferențial. Toate roțile motoare se rotesc cu aceeași viteză, ceea ce previne alunecarea, iar tracțiunea este menținută pe toate roțile.
Astfel de mecanisme au un dispozitiv mai simplu și sunt instalate pe unele SUV-uri bugetare, cum ar fi în vehiculele UAZ interne. Deoarece anvelopele nu se uzează excesiv atunci când circulă încet prin noroi, acest design nu dăunează anvelopelor mașinii.
Diferențial autoblocant
Există mai multe tipuri de mecanisme în această categorie. Exemple de astfel de dispozitive sunt:
- LSD. În astfel de cutii de viteze, cu o rotație excesiv de mare a unuia dintre arborii axelor, sateliții sunt blocați automat. Acest lucru împiedică roata stabilă să piardă tracțiunea;
- Ambreiaj vâscos. Aceste diferențiale utilizează o substanță vâscoasă pe bază de silicon. În stare rece, rămâne în stare lichidă. De îndată ce începe să se încălzească și să se amestece, proprietățile substanței se schimbă și capătă o structură lipicioasă, care îi mărește vâscozitatea. Această caracteristică crește odată cu creșterea diferenței de rotație a arborilor osiei. Cuplajele vâscoase au câteva dezavantaje semnificative. În primul rând, nu sunt reparate. Când substanța își pierde proprietățile, întregul bloc trebuie înlocuit. În al doilea rând, blocarea are loc atunci când roata alunecă puternic, astfel încât mașina nu face întotdeauna față în mod eficient condițiilor off-road. În ciuda acestor neajunsuri, mecanismul diferă în ceea ce privește prețul bugetar. Majoritatea crossover-urilor low-cost sunt echipate doar cu astfel de diferențiale.
- Torsen. Trunchiul folosește o încuietoare cu viermi. Când coeficientul de cuplu pe o axă crește sau scade în raport cu cealaltă axă, blocarea este activată. Această tehnologie este utilizată, de exemplu, în vehiculele Audi. Dispozitivul poate fi clasificat și ca mecanisme interblocate mecanic. Este considerat cel mai fiabil dintre toate tipurile de diferențiale și se distinge prin simplitate. Din acest motiv, sunt scumpe.
Blocare electrică
Astfel de diferențiale sunt asociate cu electronica vehiculului. Acestea sunt considerate cele mai scumpe, deoarece au o structură complexă și o unitate de blocare. Acest mecanism este asociat cu ECU-ul vehiculului, care primește date de la sisteme care monitorizează rotația roților, cum ar fi ABS. În unele vehicule, blocarea automată poate fi dezactivată. Pentru aceasta, există un buton special pe panoul de control.
Avantajul opțiunilor electronice este că vă permit să setați mai multe grade de blocare. Un alt plus al unor astfel de mecanisme este că acestea ajută perfect să facă față oversteerului. La astfel de modele, cuplul este aplicat pe roata dințată, care se rotește cu o viteză mai mică.
Mai multe despre blocarea diferențialului
Orice diferențial pe puntea transversală are un dezavantaj semnificativ - cuplul este furnizat automat roții, care se rotește mai tare. Din această cauză, a doua roată, care are o tracțiune suficientă, își pierde tracțiunea. Din acest motiv, o astfel de cutie de viteze nu va oferi posibilitatea de a ieși independent din noroi sau din zăpadă.
După cum sa menționat anterior, problema este rezolvată prin blocarea sateliților. Există două moduri de blocare:
- Blocarea completă se realizează datorită faptului că toate elementele cutiei de viteze sunt cuplate rigid. Acest lucru asigură că roata cu cea mai bună aderență primește un cuplu suficient;
- Blocarea parțială este posibilă prin schimbarea factorului de blocare. Când mașina circulă în linie dreaptă, acest coeficient este 1. De îndată ce sateliții sunt blocați în diferențialul simetric, acest coeficient se schimbă de la 3 la 5. În acest caz, roata care se rotește continuă să se rotească, dar primește un cuplu mai mic.
Iată un videoclip despre motivul pentru care diferențialul este blocat:
Defecțiuni diferențiale
Având în vedere că proiectarea oricărui diferențial utilizează interacțiunea dintre angrenaje și osii, un astfel de mecanism este susceptibil la uzură rapidă și defectare. Elementele angrenajului planetar sunt sub o sarcină gravă, prin urmare, fără o întreținere adecvată, vor eșua rapid.
Deși angrenajele sunt fabricate din materiale durabile, mecanismul merită să fie atent dacă există o creștere a zgomotului, a loviturilor și a vibrațiilor în timpul conducerii, care nu erau acolo înainte. Un moment alarmant este și scurgerea de lubrifiant. Cel mai rău dintre toate, dacă mecanismul este blocat. Cu toate acestea, cu o întreținere adecvată, acest lucru se întâmplă rar.
Trebuie să contactați un service auto imediat ce apare o scurgere de ulei din carcasa cutiei de viteze. Puteți verifica singur nodul. Pe lângă o inspecție vizuală după o călătorie, puteți verifica temperatura uleiului din carcasa cutiei de viteze. În timpul funcționării normale a mecanismului, această cifră va fi de aproximativ 60 de grade. Dacă diferențialul se încălzește mult mai mult, atunci ar trebui să solicitați sfatul unui specialist.
Ca parte a întreținerii de rutină, trebuie verificate nivelul și calitatea lubrifianților. Fiecare producător de ulei de transmisie își stabilește propriile reglementări pentru înlocuirea acestuia. Nu ignorați această recomandare, deoarece uleiul poate conține particule abrazive mici care vor deteriora dinții angrenajului, precum și distruge pelicula de ulei care previne fricțiunea pieselor metalice.
Dacă, ca urmare a inspecției vizuale, s-a observat o scurgere a diferențialului central sau se observă o problemă similară cu analogii unei mașini cu tracțiune față, garnitura de ulei trebuie înlocuită. O scădere a nivelului de lubrifiant duce la frecare crescută a pieselor, ceea ce reduce semnificativ durata de viață a dispozitivului. Rularea cutiei de viteze uscate face ca sateliții, lagărele și angrenajele axiale să fie inutilizabile.
Autodiagnosticul diferențialului se efectuează după cum urmează. Mai întâi, ridicați puntea motrice a mașinii. Cutia de viteze este deplasată la neutru. O roată se rotește mai întâi într-o direcție și apoi în cealaltă direcție. Aceeași procedură se face și cu a doua roată.
Cu un diferențial de lucru, roțile se vor roti fără joc și zgomot. De asemenea, unele defecte pot fi eliminate de unul singur. Pentru aceasta, cutia de viteze este îndepărtată, demontată și toate elementele sale sunt spălate în benzină (pentru a identifica punctele defecte). În timpul acestei proceduri, puteți găsi reacția de reacție a sateliților și uzura pe angrenaje.
Elementele uzate sunt îndepărtate și în schimb sunt instalate piese noi. Practic, sateliții, rulmenții și garniturile de etanșare sunt supuse înlocuirii, deoarece eșuează mai repede. Sateliții sunt reglați selectând angrenaje cu o distanță minimă între dinți.
Iată un alt videoclip despre cum se reglează preîncărcarea lagărului diferențial:
Găsirea unui nou diferențial
În ciuda faptului că un diferențial inter-roți sau central este ușor de găsit pe piața pieselor auto, costul său este destul de mare (o piesă nouă poate costa de la sute la mii de dolari). Din acest motiv, majoritatea șoferilor rareori sunt de acord cu o înlocuire completă a mecanismului.
Un mecanism nou sau elementele sale individuale pot fi găsite în același mod ca și piesele auto obișnuite. Cea mai ușoară cale este să mergi la un magazin și să ceri o piesă specifică pentru un anumit vehicul. Totuși, acest lucru se aplică dacă vehiculul nu a fost modernizat. În caz contrar, piesa este selectată în funcție de codul unității sau în funcție de modelul de mașină din care a fost scoasă piesa de schimb.
Cel mai bine este să căutați o piesă după datele despre mașină și nu după codul produsului, deoarece aceste simboluri pot fi găsite numai după demontarea mecanismului. Acest nod are multe modificări. Chiar și pentru aceeași marcă de mașină, pot fi utilizate diferențiale diferite.
Având în vedere acest moment, este extrem de dificil să găsești analogul perfect de la o altă mașină. În ceea ce privește achiziționarea unui diferențial pe piața secundară, acesta este lăsat în pericol și pe riscul proprietarului mașinii, deoarece nimeni nu va dezasambla și verifica starea piesei. Acest lucru crește riscul de a cumpăra un mecanism foarte uzat.
Rezumând, ar trebui spus că fără un diferențial este imposibil să creezi o mașină sigură și eficientă, deși fanii răsucirii bănuților pe asfalt uscat se vor contrazice acest lucru.
Întrebări și răspunsuri:
Ce este un diferențial într-o mașină în termeni simpli? Este un element mecanic care este instalat între arborii axului roții motoare. Cuplul este transmis carcasei diferenţialului prin cardan, iar apoi este alimentat roţilor prin roţi dinţate independente.
Pentru ce este un diferențial într-o mașină? Acest mecanism asigură transmiterea cuplului către roțile motoare, dar la efectuarea manevrelor sau în timpul deplasării peste denivelări, permite roților să se rotească la viteze diferite.
Unde este diferentialul din masina? Acest mecanism este instalat pe puntea motoare între arborii axului. La modelele XNUMXWD și plug-in XNUMXWD, este instalat pe fiecare axă.
Ce mașină are diferențial central? Toate mașinile au un diferențial de axă transversală (suporturi între arborii de osie). Diferenţialul central este utilizat numai la modelele de maşini cu tracţiune integrală (este instalat între axe).
