Transportlīdzekļa diferenciālis. Šķirnes un funkcionēšanas pazīmes

Diferenciālis ir mehānisms, kas pārraida griezes momentu no viena avota uz diviem patērētājiem. Tās galvenā iezīme ir spēja pārdalīt jaudu un nodrošināt dažādus patērētāju rotācijas leņķiskos ātrumus. Attiecībā uz ceļu transportlīdzekli tas nozīmē, ka riteņi caur diferenciāli var saņemt dažādu jaudu un griezties ar dažādu ātrumu.

Diferenciālis ir svarīgs automašīnas transmisijas elements. Mēģināsim izdomāt, kāpēc.

Kāpēc nevar iztikt bez diferenciāļa

Stingri sakot, jūs varat iztikt bez diferenciāļa. Bet tikai tik ilgi, kamēr mašīna pārvietojas pa nevainojamu trasi, nekur negriežoties, un tās riepas ir vienādas un vienmērīgi piepumpētas. Citiem vārdiem sakot, kamēr visi riteņi pārvietojas vienādu attālumu un griežas ar tādu pašu ātrumu.

Bet, automašīnai iebraucot pagriezienā, riteņiem ir jāveic cits attālums. Acīmredzot ārējā līkne ir garāka par iekšējo līkni, tāpēc riteņiem uz tā ir jāgriežas ātrāk nekā riteņiem iekšējā līkumā. Ja ass nav uz priekšu un riteņi nav atkarīgi viens no otra, tad problēmu nav.

Cita lieta ir vadošais tilts. Normālai vadībai rotācija tiek pārsūtīta uz abiem riteņiem. Ar stingru savienojumu tiem būtu vienāds leņķiskais ātrums un tie varētu nobraukt vienādu attālumu pagriezienā. Pagrieziens būtu apgrūtināts un izraisītu slīdēšanu, palielinātu riepu nodilumu un pārmērīgu slodzi uz . Daļa dzinēja jaudas izslīdētu, kas nozīmētu, ka degviela tiktu izšķiesta. Kaut kas līdzīgs, lai arī ne tik acīmredzams, notiek citās situācijās – braucot pa nelīdzeniem ceļiem, nevienmērīga riteņu slodze, nevienmērīgs riepu spiediens, dažādas riepu nodiluma pakāpes.

Šeit tas nāk palīgā. Tas pārraida rotāciju uz abām asu vārpstām, bet riteņu griešanās leņķisko ātrumu attiecība var būt patvaļīga un ātri mainīties atkarībā no konkrētās situācijas bez vadītāja iejaukšanās.

Diferenciāļu veidi

Diferenciāles ir simetriskas un asimetriskas. Simetriskas ierīces nodod vienādu griezes momentu uz abām dzenošām vārpstām, izmantojot asimetriskas ierīces, pārraides griezes momenti ir atšķirīgi.

Funkcionāli diferenciāļi var tikt izmantoti kā starpriteņu un starpasu diferenciāļi. Interwheel pārraida griezes momentu uz vienas ass riteņiem. Priekšpiedziņas automašīnā tas atrodas ātrumkārbā, aizmugurējās piedziņas automašīnā, aizmugurējās ass korpusā.

Pilnpiedziņas automašīnā mehānismi atrodas abu asu karteros. Ja visu riteņu piedziņa ir pastāvīga, sadales kārbā ir uzstādīts arī centrālais diferenciālis. Tas pārraida rotāciju no pārnesumkārbas uz abām dzenošajām asīm.

Asu diferenciālis vienmēr ir simetrisks, bet asu diferenciālis parasti ir asimetrisks, tipiskais griezes momenta procents starp priekšējo un aizmugurējo asi ir 40/60, lai gan tas var atšķirties. 

Bloķēšanas iespēja un metode nosaka citu diferenciāļu klasifikāciju:

• bezmaksas (bez bloķēšanas);

• ar manuālu slēdzeni;

• ar automātisko bloķēšanu.

Bloķēšana var būt pilnīga vai daļēja.

Kā darbojas diferenciālis un kāpēc to bloķēt

Faktiski diferenciālis ir planētu tipa mehānisms. Vienkāršākajā simetriskajā šķērsass diferenciālī ir četri konusveida zobrati - divi pusaksiālie (1) plus divi satelīti (4). Ķēde darbojas ar vienu satelītu, bet otrais tiek pievienots, lai padarītu ierīci jaudīgāku. Kravas automašīnās un SUV ir uzstādīti divi satelītu pāri.

Kauss (korpuss) (5) darbojas kā satelītu nesējs. Tajā ir stingri nostiprināts liels piedziņas zobrats (2). Tas saņem griezes momentu no pārnesumkārbas caur gala piedziņas pārnesumu (3).

Uz taisna ceļa riteņi un līdz ar to arī to riteņi griežas ar tādu pašu leņķisko ātrumu. Satelīti griežas ap riteņu asīm, bet negriežas ap savām asīm. Tādējādi tie griež sānu pārnesumus, nodrošinot tiem tādu pašu leņķisko ātrumu.

Stūrī ritenis uz iekšējā (mazāka) loka ir ar lielāku rites pretestību un tāpēc to palēnina. Tā kā arī atbilstošais sānu pārnesums sāk griezties lēnāk, tas liek satelītiem griezties. To griešanās ap savu asi izraisa zobrata apgriezienu palielināšanos uz ārējā riteņa ass vārpstas.  

Līdzīga situācija var veidoties gadījumos, kad riepām ir nepietiekama saķere ar ceļu. Piemēram, ritenis ietriecas ledū un sāk slīdēt. Parasts brīvais diferenciālis nodos rotāciju tur, kur ir mazāka pretestība. Līdz ar to slīdošais ritenis griezīsies vēl ātrāk, savukārt pretējais ritenis praktiski apstāsies. Tā rezultātā automašīna nevarēs turpināt kustību. Turklāt pilnpiedziņas gadījumā attēls būtiski nemainīsies, jo arī centrālais diferenciālis visu jaudu nodos tur, kur tas sastopas ar mazāku pretestību, tas ir, uz asi ar slīdriteni. Tā rezultātā pat pilnpiedziņas automašīna var iestrēgt, ja izslīd tikai viens ritenis.

Šī parādība nopietni pasliktina jebkuras automašīnas caurlaidību un ir pilnīgi nepieņemama bezceļa transportlīdzekļiem. Situāciju var labot, bloķējot diferenciāli.

Slēdzeņu veidi

Pilnīga piespiedu bloķēšana

Jūs varat panākt pilnīgu manuālu bloķēšanu, traucējot satelītus, lai liegtu tiem iespēju griezties ap savu asi. Vēl viens veids ir diferenciāļa kausa ievadīšana stingrā savienojumā ar ass vārpstu. Abi riteņi griezīsies ar tādu pašu leņķisko ātrumu.

Lai iespējotu šo režīmu, jums vienkārši jānospiež poga uz informācijas paneļa. Piedziņas bloks var būt mehānisks, hidraulisks, pneimatisks vai elektrisks. Šī shēma ir piemērota gan starpriteņu, gan centra diferenciāļiem. To var ieslēgt, kad automašīna stāv, un, braucot pa nelīdzenu reljefu, to vajadzētu izmantot tikai nelielā ātrumā. Izbraucot pa parastu ceļu, slēdzene ir jāizslēdz, pretējā gadījumā vadāmība ievērojami pasliktināsies. Šī režīma ļaunprātīga izmantošana var izraisīt ass vārpstas vai saistīto daļu bojājumus.

Lielāku interesi rada pašbloķējošie diferenciāļi. Tiem nav nepieciešama vadītāja iejaukšanās un tie darbojas automātiski, kad rodas nepieciešamība. Tā kā bloķēšana šādās ierīcēs ir nepilnīga, ass vārpstu bojājumu iespējamība ir maza.

Disku (berzes) fiksators

Šī ir vienkāršākā pašbloķējošā diferenciāļa versija. Mehānisms papildināts ar berzes disku komplektu. Tie cieši pieguļ viens otram un caur vienu ir stingri nostiprināti uz vienas no ass vārpstām un kausā.

Visa konstrukcija griežas kopumā, līdz riteņu griešanās ātrums kļūst atšķirīgs. Tad starp diskiem parādās berze, kas ierobežo ātruma starpības pieaugumu.

Viskozs savienojums

Viskozajai sakabei (viskozajai sakabei) ir līdzīgs darbības princips. Tikai šeit diski ar uzliktām perforācijām tiek ievietoti noslēgtā kastē, kuras visa brīvā vieta ir piepildīta ar silikona šķidrumu. Tās atšķirīgā iezīme ir viskozitātes izmaiņas maisīšanas laikā. Diskiem griežoties dažādos ātrumos, šķidrums tiek maisīts, un jo intensīvāka maisīšana, jo šķidrums kļūst viskozāks, sasniedzot gandrīz cietu stāvokli. Kad rotācijas ātrums izlīdzinās, šķidruma viskozitāte strauji pazeminās un diferenciālis atbloķējas.  

Viskozajai sakabei ir diezgan lieli izmēri, tāpēc to biežāk izmanto kā papildinājumu centrālajam diferenciālim un dažreiz tā vietā, šajā gadījumā darbojoties kā pseido-diferenciālis.

Viskozajai sakabei ir vairāki trūkumi, kas būtiski ierobežo tā izmantošanu. Tie ir inerce, ievērojama apkure un slikta saderība ar ABS.

Torsens

Nosaukums cēlies no Torque Sensing, tas ir, "uztver griezes momentu". Tas tiek uzskatīts par vienu no efektīvākajiem pašbloķējošajiem diferenciāļiem. Mehānisms izmanto tārpu pārnesumu. Dizainam ir arī berzes elementi, kas papildus pārraida griezes momentu, kad notiek slīdēšana.

Šim mehānismam ir trīs veidi. Parastā ceļa saķerē T-1 un T-2 šķirnes darbojas kā simetriska tipa diferenciāļi.

Kad viens no riteņiem zaudē saķeri, T-1 spēj pārdalīt griezes momentu attiecībās no 2,5 pret 1 līdz 6 pret 1 un pat vairāk. Tas ir, ritenis ar vislabāko saķeri noteiktā proporcijā saņems lielāku griezes momentu nekā slīdošais ritenis. T-2 šķirnē šis rādītājs ir zemāks - no 1,2 līdz 1 līdz 3 līdz 1, taču ir mazāka pretreakcija, vibrācija un troksnis.

Torsen T-3 sākotnēji tika izstrādāts kā asimetrisks diferenciālis ar bloķēšanas ātrumu 20 ... 30%.

QUAIFE

Quife diferenciālis ir nosaukts angļu inženiera vārdā, kurš izstrādāja šo ierīci. Pēc konstrukcijas tas pieder pie tārpu tipa, piemēram, Torsens. Tas atšķiras no tā ar satelītu skaitu un to izvietojumu. Quaife ir diezgan populārs automašīnu tūninga entuziastu vidū.