دیفرانسیل خودرو. انواع و ویژگی های عملکرد

دیفرانسیل مکانیزمی است که گشتاور را از یک منبع به دو مصرف کننده منتقل می کند. ویژگی کلیدی آن توانایی توزیع مجدد نیرو و ارائه سرعت های زاویه ای مختلف چرخش مصرف کنندگان است. با توجه به یک وسیله نقلیه جاده ای، این بدان معنی است که چرخ ها می توانند قدرت متفاوتی دریافت کنند و با سرعت های مختلف از طریق دیفرانسیل بچرخند.

دیفرانسیل یک عنصر مهم در گیربکس خودرو است. بیایید سعی کنیم دلیل آن را بفهمیم.

چرا شما نمی توانید بدون دیفرانسیل انجام دهید

به طور دقیق، شما می توانید بدون دیفرانسیل انجام دهید. اما فقط تا زمانی که ماشین در مسیری بی عیب و نقص حرکت می کند، بدون اینکه به جایی بپیچد و لاستیک های آن یکسان و به طور مساوی باد شده باشند. به عبارت دیگر، تا زمانی که همه چرخ ها مسافت یکسانی را طی کنند و با سرعت یکسانی بچرخند.

اما وقتی ماشین وارد یک پیچ می شود، چرخ ها باید فاصله متفاوتی را طی کنند. بدیهی است که منحنی بیرونی بلندتر از منحنی داخلی است، بنابراین چرخ های روی آن باید سریعتر از چرخ های روی منحنی داخلی بچرخند. وقتی محور جلو نیست و چرخ ها به یکدیگر وابسته نیستند، مشکلی وجود ندارد.

مورد دیگر پل پیشرو است. برای کنترل عادی، چرخش به هر دو چرخ منتقل می شود. با اتصال صلب خود، سرعت زاویه‌ای یکسانی خواهند داشت و می‌خواهند همان فاصله را در یک پیچ بپیمایند. چرخش مشکل خواهد بود و منجر به لغزش، افزایش سایش تایر و فشار بیش از حد بر روی لاستیک می شود. بخشی از قدرت موتور کاهش می یابد، به این معنی که سوخت هدر می رود. چیزی مشابه، اگرچه نه چندان واضح، اما در موقعیت‌های دیگر رخ می‌دهد - هنگام رانندگی در جاده‌های ناهموار، بارهای ناهموار چرخ‌ها، فشار ناهموار لاستیک‌ها، درجات مختلف سایش تایر.

اینجاست که به نجات می رسد. این چرخش را به هر دو محور محور منتقل می کند، اما نسبت سرعت زاویه ای چرخش چرخ ها می تواند دلخواه باشد و بسته به موقعیت خاص بدون دخالت راننده به سرعت تغییر کند.

انواع دیفرانسیل

دیفرانسیل ها متقارن و نامتقارن هستند. دستگاه های متقارن گشتاور یکسانی را به هر دو شفت محرک منتقل می کنند، در هنگام استفاده از دستگاه های نامتقارن، گشتاورهای انتقالی متفاوت است.

از نظر عملکردی، دیفرانسیل ها را می توان به عنوان دیفرانسیل بین چرخ و بین محور استفاده کرد. Interwheel گشتاور را به چرخ های یک محور منتقل می کند. در خودروهای دیفرانسیل جلو، در جعبه دنده، در خودروهای دیفرانسیل عقب، در محفظه محور عقب قرار دارد.

در خودروهای چهار چرخ متحرک، مکانیسم ها در میل لنگ هر دو محور قرار دارند. اگر سیستم چهار چرخ متحرک دائمی باشد، یک دیفرانسیل مرکزی نیز در جعبه انتقال نصب شده است. چرخش را از گیربکس به هر دو محور محرک منتقل می کند.

دیفرانسیل محور همیشه متقارن است، اما دیفرانسیل محور معمولاً نامتقارن است، درصد معمولی گشتاور بین محورهای جلو و عقب 40/60 است، اگرچه ممکن است متفاوت باشد. 

امکان و روش مسدود کردن طبقه بندی دیگری از دیفرانسیل ها را تعیین می کند:

• رایگان (بدون مسدود کردن)؛

• با لغو دستی؛

• با قفل خودکار

مسدود کردن می تواند کامل یا جزئی باشد.

دیفرانسیل چگونه کار می کند و چرا باید آن را مسدود کرد

در واقع دیفرانسیل یک مکانیسم از نوع سیاره ای است. در ساده ترین دیفرانسیل متقارن محور متقابل، چهار چرخ دنده مخروطی وجود دارد - دو نیمه محوری (1) به علاوه دو ماهواره (4). مدار با یک ماهواره کار می کند، اما دومی اضافه می شود تا دستگاه قدرتمندتر شود. در کامیون ها و SUV ها دو جفت ماهواره نصب می شود.

جام (بدنه) (5) به عنوان حامل برای ماهواره ها عمل می کند. یک چرخ دنده محرک بزرگ (2) به طور صلب در آن ثابت شده است. گشتاور را از گیربکس از طریق چرخ دنده نهایی (3) دریافت می کند.

در یک جاده مستقیم، چرخ ها و در نتیجه چرخ های آنها با سرعت زاویه ای یکسانی می چرخند. ماهواره‌ها حول محور چرخ‌ها می‌چرخند، اما حول محورهای خود نمی‌چرخند. بنابراین، آنها چرخ دنده های جانبی را می چرخانند و به آنها سرعت زاویه ای یکسانی می دهند.

در یک گوشه، یک چرخ در قوس داخلی (کوچکتر) مقاومت غلتشی بیشتری دارد و بنابراین سرعت آن را کاهش می دهد. از آنجایی که چرخ دنده جانبی مربوطه نیز کندتر شروع به چرخش می کند، باعث چرخش ماهواره ها می شود. چرخش آنها حول محور خود منجر به افزایش چرخش دنده در محور محور چرخ بیرونی می شود.  

وضعیت مشابهی می تواند در مواردی ایجاد شود که لاستیک ها چسبندگی کافی در جاده ندارند. مثلا چرخ به یخ برخورد کرده و شروع به لیز خوردن می کند. یک دیفرانسیل آزاد معمولی چرخش را به جایی که مقاومت کمتری وجود دارد منتقل می کند. در نتیجه، چرخ لغزش حتی سریعتر می چرخد، در حالی که چرخ مقابل عملا متوقف می شود. در نتیجه خودرو قادر به ادامه حرکت نخواهد بود. علاوه بر این، تصویر در مورد تمام چرخ متحرک اساساً تغییر نخواهد کرد، زیرا دیفرانسیل مرکزی نیز تمام قدرت را به جایی که با مقاومت کمتری روبرو می شود، یعنی به محور با چرخ دمپایی منتقل می کند. در نتیجه، حتی یک خودروی چهار چرخ متحرک می تواند در صورت لیز خوردن تنها یک چرخ گیر کند.

این پدیده به طور جدی به باز بودن هر خودرویی آسیب وارد می کند و برای خودروهای خارج از جاده کاملا غیرقابل قبول است. می توانید با مسدود کردن دیفرانسیل وضعیت را برطرف کنید.

انواع قفل

مسدود کردن کامل اجباری

شما می توانید با پارازیت کردن ماهواره ها به مسدود کردن کامل دستی دست پیدا کنید تا آنها را از توانایی چرخش حول محور خود محروم کنید. راه دیگر این است که کاپ دیفرانسیل را وارد درگیری سفت و سخت با شفت محور کنید. هر دو چرخ با سرعت زاویه ای یکسانی خواهند چرخید.

برای فعال کردن این حالت، فقط باید دکمه ای را روی داشبورد فشار دهید. واحد محرک می تواند مکانیکی، هیدرولیک، پنوماتیک یا الکتریکی باشد. این طرح هم برای دیفرانسیل های بین چرخ و هم برای دیفرانسیل های مرکزی مناسب است. زمانی که خودرو ساکن است می‌توانید آن را روشن کنید و هنگام رانندگی در زمین‌های ناهموار فقط با سرعت کم باید از آن استفاده کنید. پس از خروج در یک جاده معمولی، قفل باید خاموش شود، در غیر این صورت هندلینگ به طور قابل توجهی بدتر می شود. سوء استفاده از این حالت می تواند باعث آسیب به شفت محور یا قطعات مرتبط شود.

دیفرانسیل های خود قفل شونده بیشتر مورد توجه قرار می گیرند. آنها نیازی به مداخله راننده ندارند و در صورت نیاز به طور خودکار کار می کنند. از آنجایی که انسداد در چنین دستگاه هایی ناقص است، احتمال آسیب به شفت های محور کم است.

قفل دیسکی (اصطکاکی).

این ساده ترین نسخه دیفرانسیل خود قفل شونده است. این مکانیسم با مجموعه ای از دیسک های اصطکاک تکمیل می شود. آنها محکم به یکدیگر متصل می شوند و از طریق یکی به طور محکم روی یکی از محورهای محور و در فنجان ثابت می شوند.

کل ساختار به طور کلی می چرخد ​​تا زمانی که سرعت چرخش چرخ ها متفاوت شود. سپس اصطکاک بین دیسک ها ظاهر می شود که رشد اختلاف سرعت را محدود می کند.

جفت چسبناک

یک جفت چسبناک (کوپلینگ چسبناک) یک اصل عملکرد مشابه دارد. فقط در اینجا دیسک هایی با سوراخ های اعمال شده روی آنها در یک جعبه مهر و موم شده قرار می گیرند که تمام فضای آزاد آن با مایع سیلیکونی پر شده است. ویژگی متمایز آن تغییر ویسکوزیته در هنگام اختلاط است. همانطور که دیسک ها با سرعت های مختلف می چرخند، مایع به هم می زند و هرچه هم زدن شدیدتر باشد، مایع چسبناک تر می شود و تقریباً به حالت جامد می رسد. هنگامی که سرعت چرخش کاهش می یابد، ویسکوزیته سیال به سرعت کاهش می یابد و دیفرانسیل باز می شود.  

جفت چسبناک ابعاد نسبتاً بزرگی دارد، بنابراین بیشتر به عنوان افزودنی به دیفرانسیل مرکزی استفاده می شود، و گاهی اوقات به جای آن، در این مورد به عنوان شبه دیفرانسیل عمل می کند.

کوپلینگ ویسکوز دارای معایبی است که استفاده از آن را به میزان قابل توجهی محدود می کند. اینرسی، گرمایش قابل توجه و سازگاری ضعیف با ABS است.

تورسن

این نام از Torque Sensing گرفته شده است، یعنی "درک گشتاور". این یکی از موثرترین دیفرانسیل های خود قفل شونده در نظر گرفته می شود. مکانیزم از یک چرخ دنده کرم استفاده می کند. این طرح همچنین دارای عناصر اصطکاک است که علاوه بر این، گشتاور را در صورت لغزش منتقل می کند.

سه نوع از این مکانیسم وجود دارد. تحت کشش معمولی جاده، انواع T-1 و T-2 به عنوان دیفرانسیل از نوع متقارن عمل می کنند.

هنگامی که یکی از چرخ ها کشش را از دست می دهد، T-1 قادر است گشتاور را با نسبت 2,5 به 1 به 6 به 1 و حتی بیشتر توزیع کند. یعنی چرخی که بهترین چسبندگی را دارد به نسبت مشخص گشتاور بیشتری نسبت به چرخ لغزنده دریافت خواهد کرد. در انواع T-2، این رقم کمتر است - از 1,2 تا 1 تا 3 به 1، اما واکنش، لرزش و سر و صدای کمتری وجود دارد.

Torsen T-3 در ابتدا به عنوان یک دیفرانسیل نامتقارن با نرخ مسدود شدن 20 ... 30٪ توسعه داده شد.

QUAIFE

دیفرانسیل Quife به نام مهندس انگلیسی سازنده این دستگاه نامگذاری شده است. از نظر طراحی، مانند تورسن به نوع کرم تعلق دارد. در تعداد ماهواره ها و محل قرارگیری آنها با آن تفاوت دارد. Quaife در بین علاقه مندان به تیونینگ خودرو بسیار محبوب است.