Bil differensial: enhet, funksjonsfeil og valgmetode
Innhold
I den tekniske dokumentasjonen til fullverdige SUV-er, noen delefilter og firehjulsdrevne bybiler, er det uttrykket "differensialsperre". Vi vil finne ut hva det er, hva er formålet med bilen, hvordan den fungerer, og også hvordan vi skal velge en ny som skal erstatte den mislykkede.
Hva er maskindifferensial?
Differensialet i en bil er et overføringselement. Det gir uavhengig rotasjon av drivhjulene, men overfører samtidig samme dreiemoment til hver av dem.
Dette elementet er spesielt viktig for stabiliteten til bilen i svinger. Vi vet fra fysikk at når du snur, går et hjul på innsiden av en halvcirkel en kortere vei enn et hjul på utsiden av en sirkel. Når det gjelder drevne hjul, merkes dette ikke i det hele tatt.
Når det gjelder drivhjulene, hvis det ikke var noen differensial i transmisjonen, ville enhver bil miste stabiliteten i svinger betydelig. Problemet er at de ytre og indre hjulene må rotere med forskjellige hastigheter i svinger for å opprettholde trekkraft. Ellers ville et av hjulene enten gli eller skli.
Differensialet er installert på drivakselen. For kjøretøy med firehjulsdrift (SUV eller 4x4-klasse) er denne mekanismen tilgjengelig på alle aksler.
I noen biler er differensialet sveiset spesielt for å få bilen til å kjøre. Et eksempel på dette er tohjulsdrevne rallybiler med sveiset differensial. For normal bykjøring er det imidlertid bedre å bruke en fabrikksdifferensial, eller, som det også kalles, en åpen differensial.
Differensiell historie og formål
Utformingen av differensialet dukket opp nesten samtidig med produksjonsstart av kjøretøy utstyrt med forbrenningsmotor. Forskjellen var bare et par år.
De første bilene var så ustabile i sving at ingeniører måtte pusle om hvordan de skulle overføre samme skyvekraft til drivhjulene, men samtidig lage dem slik at de kunne rotere i forskjellige hastigheter under sving.
Selv om det ikke kan sies at selve mekanismen ble utviklet etter utseendet til biler med forbrenningsmotorer. Faktum er at for å løse håndteringen av de første bilene, ble det lånt ut en utvikling som tidligere hadde blitt brukt på dampvogner.
Selve mekanismen ble utviklet av en ingeniør fra Frankrike - Onesifor Pekker i 1825. Ferdinand Porsche fortsatte arbeidet med glideskiven i bilen. I samarbeid mellom firmaet hans og ZF AG (Friedrichshafen) ble det utviklet en kamdifferensial (1935).
Den enorme bruken av LSD-differensialer begynte i 1956. Teknologien ble brukt av alle bilprodusenter da den åpnet nye muligheter for firehjulede biler.
Differensialenhet
Differensialet var basert på en planetgirkasse. En enkel girkasse består av to gir som har forskjellige antall tenner av samme størrelse (for konstant inngrep).
Når det større giret roterer, gjør det mindre omdreininger rundt aksen. Den planetariske modifikasjonen gir ikke bare overføring av dreiemoment til drivakselen, men konverterer den også slik at hastighetene på kjøre- og drivakslene er forskjellige. I tillegg til den vanlige giroverføringen i planetgirkasser, brukes flere tilleggselementer som samhandler med tre hovedelementer.
Differensialet utnytter det fulle potensialet til planetgirkasser. På grunn av det faktum at en slik mekanisme har to frihetsgrader og lar deg endre girforholdet, viste slike mekanismer seg å være effektive for å sikre stabiliteten til drivhjulene som roterer med forskjellige hastigheter.
Differensialenheten inkluderer:
- Differensialhus eller kopp. Hele planetgiret og tannhjulene er festet i det;
- Semiaxis-gir (soltype brukes oftest). Ta dreiemomentet fra satellittene og overfør det til drivhjulene;
- Drevne og drivende gir av hovedoverføringen;
- Satellitter. De fungerer som planetgir. Hvis bilen er en personbil, vil det være to slike deler i en mekanisme. I SUVer og lastebiler har planetgiret 4 satellitter.
Differensialoperasjonsdiagram
Det er to typer slike mekanismer - en symmetrisk og asymmetrisk differensial. Den første modifikasjonen er i stand til å overføre dreiemoment til akselen like. Driften deres påvirkes ikke av kjørehjulens vinkelhastigheter.
Den andre modifikasjonen gir justering av dreiemomentet mellom hjulene på drivaksen, hvis de begynner å rotere med forskjellige hastigheter. Ofte er en slik differensial installert mellom akslene til et firehjulsdrevet kjøretøy.
Flere detaljer om differensialens driftsmåter. Mekanismen fungerer annerledes i slike situasjoner:
- Bilen går rett;
- Bilen gjør en manøver;
- Drivhjulene begynner å skli.
Slik fungerer differensialet:
I rettlinjet bevegelse
Når bilen går rett, er satellittene rett og slett koblingen mellom akselgirene. Hjulene på bilen roterer i samme hastighet, så koppen roterer som et enkelt rør som forbinder begge akselakslene.
Dreiemomentet fordeles jevnt mellom de to hjulene. Hjulets omdreininger tilsvarer tannhjulets gir.
Når du snur
Når maskinen manøvrerer, gjør hjulet i den ytre svingradiusen flere omdreininger enn den i den indre svingradiusen. Det indre hjulet møter mye motstand ettersom dreiemomentet for det ytre hjulet øker og veien forhindrer at det roterer med riktig hastighet.
I dette tilfellet spiller satellittene inn. Tannhjulet til den indre akselaksen bremser ned, på grunn av hvilket planetgiret i koppen begynner å rotere i motsatt retning. Denne mekanismen lar deg opprettholde stabiliteten til bilen selv på tette og tette svinger. Det forhindrer også overdreven slitasje på dekkhjulet.
Når du sklir
Den tredje situasjonen der differensialen er nyttig er hjulskli. Dette skjer for eksempel når bilen kommer i gjørme eller beveger seg på is. I denne modusen fungerer differensialet på et helt annet prinsipp enn i svinger.
Faktum er at når det glir, begynner det hengende hjulet å rotere fritt, noe som fører til tap av dreiemoment på hjulet som har tilstrekkelig vedheft til veibanen. Hvis differensialet fungerte i svingmodus og kom inn i gjørme eller is, ville bilen stoppe helt, siden trekkraft ville være helt tapt.
For å eliminere dette problemet har ingeniører utviklet en begrenset glideforskjell. Vi snakker om arbeidet hans litt senere. For det første er det verdt å vurdere eksisterende modifikasjoner av forskjeller og deres forskjeller.
Differensialtyper
Hvis bilen har en drivaksel, vil den være utstyrt med en tverrakseldifferensial. Et firehjulsdrevet kjøretøy bruker en senterdifferensial. På forhjulsdrevne biler kalles denne mekanismen også en differensial foran, og modeller i bakhjulsdrevne biler kalles en differensial bak.
Disse mekanismene er delt inn i tre kategorier i henhold til tannhjulstypen:
- Skrå differensial;
- Snekkegir differensial;
- Sylindrisk differensial.
De skiller seg fra hverandre i form av hoved- og aksialgirene. Koniske modifikasjoner er installert i front- og bakhjulsdrevne kjøretøy. Sylindriske brukes i firehjulsdrevne modeller, og snekkedrev passer for alle typer girkasser.
Avhengig av bilmodell og veiforhold der kjøretøyet brukes, vil følgende typer differensialer være nyttige:
- Mekanisk låsing;
- Selvlåsende differensial;
- Elektrisk sammenkobling.
Mekanisk låste differensialer
I denne modifikasjonen blokkeres satellittene av sjåføren selv ved hjelp av spesielle brytere på hjulene. Når kjøretøyet er i en rett linje eller svinger, vil differensialet fungere normalt.
Så snart en bil treffer en vei med en ustabil overflate, for eksempel, kjører inn i en skog med gjørme eller en snøvei, beveger føreren spakene til ønsket posisjon, slik at satellittene blokkeres.
I denne modusen fungerer ikke planetgiret, og bilen er i prinsippet uten differensial. Alle drivhjulene roterer med samme hastighet, noe som forhindrer at det glir, og trekkraft opprettholdes på alle hjul.
Slike mekanismer har en enklere enhet og er installert på noen budsjett-SUVer, for eksempel i innenlandske UAZ-biler. Siden dekkene ikke slites for mye når du kjører sakte gjennom gjørma, skader ikke denne designen dekkene til bilen.
Selvlåsende differensial
Det er flere typer mekanismer i denne kategorien. Eksempler på slike enheter er:
- LSD. I slike girkasser, med for høy rotasjon av en av akslingene, blir satellittene automatisk låst. Dette forhindrer at det stabile hjulet mister trekkraft;
- Viskøs clutch. Disse differensialene bruker et tyktflytende silikonbasert stoff. I kjølig tilstand forblir den i flytende tilstand. Så snart det begynner å varme seg opp og blandes, endres egenskapene til stoffet, og det får en klissete struktur som øker viskositeten. Denne karakteristikken øker med en økning i forskjellen i rotasjonen av akselakslene. Viskøse koblinger har flere betydelige ulemper. For det første blir de ikke reparert. Når stoffet mister egenskapene, må hele blokken byttes ut. For det andre oppstår blokkering når hjulet sklir kraftig, slik at bilen ikke alltid takler off-road forhold. Til tross for disse manglene, er mekanismen forskjellig i budsjettpris. De fleste rimelige delefilter er utstyrt med akkurat slike differensialer.
- Torsen. Torsoen bruker en ormlås. Når dreiemomentkoeffisienten på en aksel øker eller minker i forhold til den andre akselen, aktiveres låsen. Denne teknologien brukes for eksempel i Audi -biler. Enheten kan også klassifiseres som mekanisk sammenkoblede mekanismer. Det regnes som den mest pålitelige av alle typer differensialer og kjennetegnes ved sin enkelhet. Av denne grunn er de dyre.
Elektrisk sammenkobling
Slike differensier er knyttet til kjøretøyets elektronikk. De regnes som de dyreste fordi de har en kompleks struktur og en blokkerende stasjon. Denne mekanismen er assosiert med bilens ECU, som mottar data fra systemer som overvåker hjulets rotasjon, for eksempel ABS. I noen biler kan automatisk låsing deaktiveres. For dette er det en spesiell knapp på kontrollpanelet.
Fordelen med elektroniske alternativer er at de lar deg angi flere blokkeringsgrader. Et annet pluss av slike mekanismer er at de hjelper perfekt til å takle overstyring. I slike modeller påføres dreiemomentet på akselgiret, som roterer med lavere hastighet.
Mer om differensialsperre
Enhver tverrakseldifferensial har en betydelig ulempe - dreiemomentet tilføres automatisk til hjulet, som roterer hardere. På grunn av dette mister det andre hjulet, som har tilstrekkelig trekkraft, trekkraft. Av denne grunn vil en slik girkasse ikke gi muligheten til å uavhengig komme seg ut av gjørma eller snødrift.
Som nevnt tidligere er problemet løst ved å blokkere satellitter. Det er to blokkeringsmodi:
- Full blokkering utføres på grunn av at alle elementene i girkassen er stivkoblet. Dette sikrer at hjulet med best grep får tilstrekkelig dreiemoment;
- Delvis blokkering er mulig ved å endre blokkeringsfaktoren. Når bilen kjører i en rett linje, er denne koeffisienten 1. Så snart satellittene er låst i den symmetriske differensialen, endres denne koeffisienten fra 3 til 5. I dette tilfellet fortsetter snurrhjulet å snu, men det får mindre dreiemoment.
Her er en video om hvorfor differensialet er blokkert:
Differensialfeil
Gitt at utformingen av en hvilken som helst differensial bruker samspillet mellom gir og aksler, er en slik mekanisme utsatt for rask slitasje og sammenbrudd. Elementene i den planetariske mekanismen er under alvorlig belastning, og uten riktig vedlikehold vil de raskt mislykkes.
Selv om tannhjulene er laget av slitesterke materialer, er mekanismen verdt å være oppmerksom på hvis det er økt støy, banking og vibrasjon under kjøring, som ikke var der før. Smøremiddellekkasjen er også et alarmerende øyeblikk. Verst av alt, hvis mekanismen er fastkjørt. Men med riktig vedlikehold skjer dette sjelden.
Du må kontakte en biltjeneste så snart en oljelekkasje kommer fra girkassehuset. Du kan sjekke noden selv. I tillegg til en visuell inspeksjon etter en tur, kan du kontrollere temperaturen på oljen i girkassehuset. Under normal drift av mekanismen vil denne figuren være omtrent 60 grader. Hvis differensialet varmes opp mye mer, bør du søke råd fra en spesialist.
Som en del av rutinemessig vedlikehold, bør smøremiddelnivået og kvaliteten kontrolleres. Hver produsent av overføringsolje fastsetter sine egne regler for erstatning. Ikke se bort fra denne anbefalingen, da oljen kan inneholde små slipende partikler som vil skade tannhjulene, samt ødelegge oljefilmen som forhindrer friksjon av metalldeler.
Hvis det som et resultat av visuell inspeksjon ble lagt merke til en lekkasje av senterdifferensialet eller et lignende problem ble observert med analoger til en forhjulsdrevet bil, bør oljetetningen byttes ut. En reduksjon i smøremiddelnivået fører til økt friksjon av delene, noe som reduserer enhetens levetid betydelig. Å kjøre girkassen tørr gjør satellittene, lager- og akselgir ubrukelige.
Selvdiagnose av differensialet utføres som følger. Jack først opp drivakselen til bilen. Overføringen skiftes til nøytral. Det ene hjulet roterer først i den ene retningen og deretter i den andre retningen. Den samme prosedyren gjøres med det andre hjulet.
Med en fungerende differensial vil hjulene rotere uten lek og støy. Noen feil kan også elimineres av deg selv. For å gjøre dette fjernes girkassen, demonteres og alle elementene vaskes i bensin (for å identifisere defekte flekker). Under denne prosedyren kan du finne tilbakeslaget til satellittene og slitasje på tannhjulene.
De utslitte elementene fjernes, og nye deler installeres i stedet. I utgangspunktet kan satellitter, lagre og oljetetninger skiftes ut, ettersom de mislykkes raskere. Satellittene justeres ved å velge tannhjul med minimum klaring mellom tennene.
Her er en annen video om hvordan du justerer forspenning av differensiallager:
Finne en ny differensial
Til tross for at det er lett å finne en mellomhjuls- eller senterdifferensial i bildelemarkedet, er kostnadene ganske høye (en ny del kan koste fra hundrevis til tusenvis av dollar). Av denne grunn er de fleste bilister sjelden enige i å fullstendig bytte ut mekanismen.
En ny mekanisme eller dens individuelle elementer kan bli funnet på samme måte som vanlige bildeler. Den enkleste måten er å gå til en butikk og be om en bestemt del for et gitt kjøretøy. Dette gjelder imidlertid hvis kjøretøyet ikke har blitt oppgradert. Ellers blir delen valgt i henhold til enhetskoden eller i henhold til bilmodellen som reservedelen ble fjernet fra.
Det er best å søke etter en del med bildata, og ikke etter produktkode, siden disse symbolene bare finnes etter demontering av mekanismen. Denne noden har mange modifikasjoner. Selv for samme bilmerke kan forskjellige differensialer brukes.
Gitt dette øyeblikket er det ekstremt vanskelig å finne den perfekte analogen fra en annen bil. Når det gjelder kjøp av en differensial i sekundærmarkedet, ligger dette i fare og risiko for bileieren selv, siden ingen vil demontere og kontrollere tilstanden til delen. Dette øker risikoen for å kjøpe en veldig slitt mekanisme.
For å oppsummere er det verdt å si at uten differensial er det umulig å lage en trygg og effektiv bil, selv om fans av kronglete på tørr asfalt vil argumentere med dette.
Spørsmål og svar:
Hva er en differensial i en bil på en enkel måte? Det er et mekanisk element som er installert mellom drivhjulets akselaksler. Dreiemomentet overføres til differensialhuset gjennom kardanen, og deretter føres det til hjulene gjennom uavhengige gir.
Hva er en differensial for i en bil? Denne mekanismen gir overføring av dreiemoment til drivhjulene, men når du utfører manøvrer eller mens du kjører over humper, lar den hjulene rotere med forskjellige hastigheter.
Hvor er differensialen i bilen? Denne mekanismen er installert på drivakselen mellom akselakslene. I XNUMXWD- og plug-in XNUMXWD-modeller er den installert på hver aksel.
Hvilken bil har midtdifferensial? Alle biler har tverrakseldifferensial (står mellom akselakslene). Senterdifferensialen brukes bare i bilmodeller med firehjulsdrift (den er installert mellom akslene).
