Mida teeb diferentsiaal autos?

Paljud ostjad on linnamaasturit valides kindlasti kohanud terminit “elektrooniline diferentsiaalilukk” konkreetse mudeli kirjelduses. Kuid mis see on ja kuidas see väga diferentsiaal töötab, ei tea kõik selle klassi autode potentsiaalsed omanikud. Meie tänases materjalis räägime teile üksikasjalikult, mille jaoks diferentsiaal on, millised on selle sordid ja millistele autodele see on paigaldatud.

Fotol iselukustuvad diferentsiaalid

Diferentsiaali loomise ajalugu ja eesmärk

Sisepõlemismootoriga varustatud autodel ilmus diferentsiaal mõni aasta pärast nende leiutamist. Fakt on see, et mootoriga töötavate masinate esimestel eksemplaridel oli väga halb juhitavus. Mõlemad samal teljel olevad rattad pöörlesid pööramisel sama nurkkiirusega, mis viis ratta libisemiseni mööda välimist, siseläbimõõdust suuremat. Probleemile leiti lahendus lihtsalt: esimeste sisepõlemismootoriga autode disainerid laenasid aurukärudelt diferentsiaali – mehhanismi, mille leiutas 1828. aastal prantsuse insener Oliver Pecke-Rom. Tegemist oli võllidest ja hammasratastest koosneva seadmega, mille kaudu kandub mootorilt pöördemoment edasi veoratastele. Kuid pärast diferentsiaali paigaldamist autole avastati veel üks probleem – rataste libisemine,

Tavaliselt väljendus see siis, kui auto liikus jäälaikudega kaetud teel. Seejärel hakkas jääle sattunud ratas pöörlema ​​suurema kiirusega kui maapinnal või betoonil olnud ratas, mis viis lõpuks auto külglibisemiseni. Seejärel mõtlesid disainerid diferentsiaali täiustamisele, et sarnastes tingimustes pöörleksid mõlemad rattad sama kiirusega ja auto ei libise. Esimene, kes katsetas piiratud libisemisega diferentsiaali loomist, oli Ferdinand Porsche.

Ferdinand Porsche

Tal kulus kolm aastat, et välja töötada, katsetada ja turustada nn nukk-diferentsiaali, mis on esimene piiratud libisemisega mehhanism, mis paigaldati Volkswageni kaubamärgi esimestele mudelitele. Seejärel töötasid insenerid välja erinevat tüüpi diferentsiaale, mida arutatakse allpool.

Autos täidab diferentsiaal kolme funktsiooni: 1) edastab pöördemomendi mootorilt veoratastele, 2) seab rattad erinevatele nurkkiirustele, 3) toimib koos lõppajamiga käiguvahetusena.

Diferentsiaalseade

Autodisainerite poolt täiustatud diferentsiaal on paigutatud planetaarülekande kujul, kus mootori pöördemoment edastatakse kardaanvõlli ja koonusülekande kaudu diferentsiaali korpusesse. See omakorda suunab pöördemomendi kahele käigule ja need jaotavad momendi juba telgede vahel. Satelliithammasrataste ja teljevõllide vaheline sidur on kahe vabadusastmega, mis võimaldab neil pöörata erineva nurkkiirusega.

diferentsiaalseade.

Seega tagab diferentsiaal samal teljel asuvate rataste erineva pöörlemiskiiruse, mis hoiab ära ka libisemise pööramisel. Pärast nelikveo leiutamist oli autol kaks ja hiljem kolm (keskmisega) diferentsiaali, mis jagasid pöördemomendi veotelgede vahel.

Juba praegu on selge, et ükski auto ei saa ilma diferentsiaalita hakkama. Esi- ja tagaveolistel sõidukitel asub see veoteljel. Kui autol on kahe veosild, kasutatakse ülekande konstruktsioonis kahte diferentsiaali – üks kummagi telje jaoks. Nelikveolistel autodel on kaks diferentsiaali (nelikveoga mudelitel üks kummalegi teljele) või kolm (püsiva nelikveoga mudelitel üks igale teljele, pluss keskdiferentsiaal, mis jaotab pöördemomenti teljed). Lisaks erinevat tüüpi ajamiga autodele paigaldatud mehhanismide arvule eristatakse diferentsiaale luku tüübi järgi.

Diferentsiaalide sordid

Blokeerimise tüübi järgi jagunevad diferentsiaalid kaheks – käsitsi ja elektrooniliseks blokeerimiseks. Käsitsi, nagu nimigi ütleb, teeb juht nupu või lüliti abil käsitsi. Sel juhul on mehhanismi satelliitkäigud blokeeritud, veorattad liiguvad sama kiirusega. Tavaliselt on maasturitel manuaalne diferentsiaalilukk.

Soovitatav on see sisse lülitada raskete maastikuolude ületamisel ja välja lülitada tavateedele lahkudes.

Elektrooniline või automaatne diferentsiaalilukk toimub elektroonilise juhtploki abil, mis teekatte seisukorda analüüsides (kasutades ABS-i ja veojõukontrolli andurite teavet) blokeerib ise satelliidi käigud.

Range Rover Sport elektrooniliselt juhitav tagumine diferentsiaal

Blokeerimisastme järgi jaguneb see seade täieliku blokeerimisega diferentsiaaliks ja satelliitkäigukasti osalise blokeerimisega diferentsiaaliks.

Täielik diferentsiaalilukustus tähendab satelliidi hammasrataste pöörlemise 100% peatamist, mil mehhanism ise hakkab täitma tavapärase siduri funktsiooni, edastades mõlemale telje võllile samaväärse pöördemomendi. Selle tulemusena pöörlevad mõlemad rattad sama nurkkiirusega. Kui üks ratastest kaotab haarduvuse, kandub kogu pöördemoment parema haardumisega rattale, mis võimaldab ületada maastikuolusid. Sellist diferentsiaalseadet kasutatakse maasturitel Toyota Land Cruiser, Mercedes-Benz G-Class jt.

Täielik diferentsiaalilukk

Osaline diferentsiaalilukustus hõlmab satelliidi hammasrataste pöörlemise mittetäielikku peatamist, see tähendab libisemist. See efekt saavutatakse tänu nn iselukustuvatele diferentsiaalidele. Sõltuvalt sellest, kuidas see mehhanism töötab, jagunevad need kahte tüüpi: kiirustundlik (funktsioon, mis erineb pooltelgede pöörlemise nurkkiirustest) ja pöördemomenditundlik (funktsioon, mille pöördemoment ühel pooltelgedest väheneb -teljed). Sellist diferentsiaalseadet kasutatakse Mitsubishi Pajero linnamaasturitel, Quattro nelikveosüsteemiga Audil, X-Drive süsteemiga BMW-l jne.

Speed ​​​​tundliku rühma kuuluvatel diferentsiaalidel on erinev disain. On olemas mehhanism, milles viskoosne sidestus mängib diferentsiaali rolli. Tegemist on teljevõlli ja sõukruvi rootori vahel paikneva spetsiaalse viskoosse vedelikuga täidetud reservuaariga, millesse omakorda on sukeldatud teljevõlli ja rootoriga liigendatud kettad. Kui rataste pöörlemisnurk on erinev (üks ratas pöörleb kiiremini kui teine), hakkavad ka paagis olevad kettad pöörlema ​​erinevatel kiirustel, kuid viskoosne vedelik ühtlustab järk-järgult nende kiirust ja vastavalt ka pöördemomenti. Niipea, kui mõlema ratta nurkkiirused on võrdsed, lülitatakse viskoosne haakeseade välja. Oma omaduste järgi on viskoosne haakeseadis vähem töökindel kui hõõrddiferentsiaal, seega paigaldatakse see autodele

Teine kiirustundlikku rühma kuuluv diferentsiaalmehhanism on gerotori diferentsiaal. Siin mängivad luku rolli erinevalt viskoossest sidurist õlipump ja hõõrdeplaadid, mis on paigaldatud diferentsiaali korpuse ja teljevõllide satelliidiülekande vahele. Kuid tööpõhimõte on paljuski sarnane viskoosse siduri omaga: veorataste nurkkiiruste erinevuse korral pumpab pump õli hõõrdplaatidele, mis rõhu all blokeerivad diferentsiaali korpuse ja teljeülekannet, kuni rataste kiirused on võrdsed. Niipea kui see juhtub, lakkab pump töötamast ja ummistus blokeeritakse.

Torque-tundliku rühma kuuluvatel diferentsiaalidel on ka erinev disain. Näiteks on olemas mehhanism, mis kasutab hõõrdumise diferentsiaali. Selle eripäraks on rataste pöörlemise nurkkiiruste erinevus, kui auto liigub sirgjooneliselt ja pöördes. Sirgel teel sõites on mõlema ratta nurkkiirus sama ja kurvides on selle väärtus igal rattal erinev. See saavutatakse diferentsiaali korpuse ja satelliidiülekande vahele hõõrdsiduri paigaldamisega, mis aitab parandada pöördemomendi ülekandmist veojõu kaotanud rattale.

Teist tüüpi diferentsiaalid on hüpoid- (tigu- või kruvi-) ja spiraalülekandega. Need on tinglikult jagatud kolme rühma.

Esimene on hüpoidülekandega, milles igal teljevõllil on oma satelliitülekanded. Need ühendatakse omavahel hammasülekande abil ja hammasratta telg on poolteljega risti. Veorataste nurkkiiruste erinevuse korral kiilutakse pooltelgede hammasrattad, diferentsiaali korpuse ja hammasrataste vahele tekib hõõrdumine. Tekib diferentsiaali osaline blokeerimine ja pöördemoment kandub üle teljele, mille nurkkiirus on väiksem. Niipea kui rataste nurkkiirused ühtivad, lülitub lukk välja.

Teine on spiraalülekandega, milles igal teljevõllil on ka oma satelliitülekanded (need on spiraalsed), kuid nende teljed on paralleelsed teljevõllidega. Ja need üksused on omavahel ühendatud spiraalülekande abil. Selle mehhanismi satelliidid on paigaldatud diferentsiaali korpuse spetsiaalsetesse niššidesse. Kui rataste pöörlemise nurkkiirus on erinev, siis hammasrattad kiiluvad ja need, paaritudes diferentsiaali korpuse niššides olevate hammasratastega, blokeerivad selle osaliselt. Sel juhul suunatakse pöördemoment telje võllile, mille pöörlemiskiirus on väiksem.

Kolmas – telje võllide ja satelliitide spiraalsete hammasratastega, mis on üksteisega paralleelsed. Seda tüüpi kasutatakse keskdiferentsiaali kujundamisel. Tänu diferentsiaali planetaarkonstruktsioonile on võimalik osalise blokeerimise abil pöördemomenti nihutada sellele teljele, mille rataste pöörlemisnurkkiirus on väiksem. Sellise nihke ulatus on väga lai – 65/35 kuni 35/65. Kui esi- ja tagatelje rataste pöörlemisnurk on samaväärne, avatakse diferentsiaal.

Neid diferentsiaalide rühmi kasutatakse autotööstuses laialdaselt: neid paigaldatakse nii "tsiviil-" kui ka spordimudelitele.