Beperkt differentieel: hoe werkt het?

2024 Auteur: Erin Ralphs | [email protected]. Laatst gewijzigd: 2024-02-19 18:13

De term "differentieelslot" of "beperkt differentieel" (zelfblokkerend) is door veel automobilisten gehoord, maar slechts enkelen weten hoe dit proces er in de praktijk uitziet. En als eerdere autofabrikanten zo'n "optie" vooral met SUV's uitrustten, is deze nu ook op een behoorlijk stadsauto te vinden. Bovendien installeren de eigenaren van auto's die niet zijn uitgerust met zelfblokkeringen, omdat ze hebben begrepen welke voordelen ze bieden, deze zelf.

Maar voordat je begrijpt hoe een zelfblokkerend differentieel werkt, moet je begrijpen hoe het werkt zonder te vergrendelen.

Wat is een differentieel

Het differentieel (diff) kan met recht worden beschouwd als een van de belangrijkste elementen van het ontwerp van de autotransmissie. Met zijn hulp vindt de overdracht, verandering en verdeling van het door de motor geproduceerde koppel tussen een paar verbruikers plaats: wielen die zich op dezelfde as van de machine of tussen de assen bevinden. Bovendien kan de sterkte van de stroom van verdeelde energie, indien nodig, anders zijn, wat betekent dat de rotatiesnelheid van de wielen anders is.

Bauto transmissie diff kan worden geïnstalleerd: in het achterashuis, versnellingsbak en tussenbak, afhankelijk van de aandrijfinrichting(en).

Die diffs die in de brug of versnellingsbak zijn geïnstalleerd, worden interwheel genoemd en bevinden zich respectievelijk tussen de assen van de auto - interaxle.

Differentiële toewijzing

Zoals u weet, voert een auto tijdens het rijden verschillende manoeuvres uit: bochten, rijstrookwisselingen, inhalen, enz. Bovendien kan het wegdek hobbels bevatten, wat betekent dat de wielen van de auto, afhankelijk van de situatie, in één en dezelfde tijd verschillende afstanden kunnen overbruggen. Daarom, bijvoorbeeld bij het draaien, als de rotatiesnelheid van de wielen op de as hetzelfde is, zal een van hen onvermijdelijk beginnen te slippen, wat zal leiden tot versnelde bandenslijtage. Maar dit is niet het ergste. Erger nog, het rijgedrag van het voertuig is sterk verminderd.

Om dergelijke problemen op te lossen, bedachten ze een differentieel - een mechanisme dat de energie die van de motor komt tussen de assen van de auto zal herverdelen in overeenstemming met de waarde van de rolweerstand: hoe lager het is, hoe groter de wielsnelheid zal zijn, en vice versa.

Differentieel mechanisme

Tegenwoordig zijn er veel soorten verschillen en hun apparaat is behoorlijk complex. Het werkingsprincipe is echter over het algemeen hetzelfde, dus het is gemakkelijker om het eenvoudigste type te begrijpen - een open differentieel, dat uit de volgende elementen bestaat:

1. Tandwielen gemonteerd op steekassen.
2. Aangedreven (kroon)tandwiel, gemaakt in de vorm van een afgeknotte kegel.
3. Een aandrijftandwiel gemonteerd op het uiteinde van de aandrijfas, dat samen met de kroon het hoofdtandwiel vormt. Aangezien het aangedreven tandwiel groter is dan het aandrijftandwiel, zal dit laatste meerdere omwentelingen om zijn as moeten maken voordat het ringtandwiel er slechts één uitvoert. Daarom zijn het deze twee elementen van het differentieel die de hoeveelheid energie (snelheid) verminderen die uiteindelijk de wielen bereikt.
4. De satellieten die het planeetwiel vormen, die een sleutelrol spelen bij het verschaffen van het noodzakelijke verschil in de rotatiesnelheid van de wielen.
5. Cases.

Hoe het differentieel werkt

Tijdens de rechtlijnige beweging van de auto roteren de asassen, en dus de wielen, met dezelfde snelheid als de aandrijfas met zijn spiraalvormige tandwiel. Maar tijdens de bocht wordt de belasting op de wielen anders (een van hen probeert sneller te draaien), en door dit verschil worden de satellieten vrijgegeven. Nu gaat de energie van de motor er doorheen, en aangezien een paar satellieten twee afzonderlijke, onafhankelijke versnellingen zijn, wordt een verschillende rotatiesnelheid naar de steekassen overgebracht. Het vermogen dat door de motor wordt gegenereerd, wordt dus verdeeld over de wielen, maar ongelijkmatig, en afhankelijk van de belasting die erop werkt: wat langs de buitenradius beweegt, ervaart minder rolweerstand, dus het differentieel draagt er meer energie aan over, terwijl het draaitsneller.

Er is geen verschil in hoe het middendifferentieel en het wieldifferentieel werken: het werkingsprincipe is vergelijkbaar, alleen in het eerste geval wordt het verdeelde koppel naar de assen van het voertuig geleid en in het tweede geval - naar de wielen bevindt zich op dezelfde as.

De noodzaak van een middendifferentieel wordt vooral merkbaar bij het rijden met een auto over ruw terrein, wanneer het gewicht op de as drukt die lager is dan de andere, bijvoorbeeld bij bergop of bergaf.

Differentieel probleem

Ondanks het feit dat het differentieel zeker een grote rol speelt in het ontwerp van de auto, levert de werking ervan soms problemen op voor de bestuurder. Namelijk: wanneer een van de wielen zich op een glad deel van de weg bevindt (modder, ijs of sneeuw), dan begint de andere, die zich op hardere grond bevindt, een verhoogde belasting te ervaren, de diff probeert dit te verhelpen, stuurt de motorenergie om naar het glijdende wiel. Het blijkt dus dat het maximale rotatie krijgt, terwijl de andere, die een stevige grip op de grond heeft, gewoon stil blijft staan.

Het was juist om dergelijke problemen op te lossen dat de vergrendeling (uitschakeling) van het differentieel werd uitgevonden.

Het principe van blokkeren en zijn typen

Als we het principe van het differentieel hebben begrepen, kunnen we concluderen dat als je het blokkeert, het koppel zal toenemen op het wiel of de as met de beste grip. Dit kan worden gedaan door het lichaam te verbinden met een van de twee asassen of door de satellieten te stoppen met draaien.

Blockkan compleet zijn - wanneer de delen van het differentieel star zijn verbonden. Het wordt in de regel uitgevoerd met behulp van een nokkenkoppeling en wordt bestuurd door de bestuurder via een speciale aandrijving vanuit de cabine van de auto. Of het kan gedeeltelijk zijn, in welk geval er slechts een beperkte kracht op de wielen wordt overgebracht - dit is hoe een zelfremmend differentieel werkt, waarvoor geen menselijke tussenkomst nodig is.

Hoe een zelfblokkerend differentieel werkt

Het zelfblokkerende differentieel is in wezen een compromis tussen een volledig blok en een vrij diff, en stelt u in staat het slippen van de wielen van de auto te verminderen in het geval van een verschil in tractiecoëfficiënt tussen beide. Zo worden de terreinvaardigheid, het rijgedrag op de weg en de dynamiek van de voertuigacceleratie aanzienlijk verbeterd, ongeacht de kwaliteit van de weg.

Zelfremmend elimineert volledige wielblokkering, waardoor de steekassen worden beschermd tegen kritische belastingen die kunnen optreden bij gedwongen differentiëlen.

Asblokkeringen worden automatisch ontgrendeld als de wielsnelheden gelijk worden tijdens het rechtuit rijden.

De meest voorkomende soorten zelfblokkades

Schijfzelfblokkering is een set wrijvingsschijven (wrijfschijven) die tussen het differentieelhuis en het aswiel zijn geïnstalleerd.

Het is niet moeilijk om te begrijpen hoe een differentieel werkt met zo'n blok: terwijl de auto in een rechte lijn rijdt, draaien het diff-lichaam en beide steekassen samen, zodra er een verschil in toerentallen is (het wiel heeft een glad gebied geraakt), er ontstaat wrijving tussen de schijven, waardoor deze afneemt. Dat wil zeggen, het wieldie op harde grond blijft, zal blijven draaien in plaats van stoppen, zoals in het geval van een vrij differentieel.

Viskeuze koppeling, of anderszins viskeuze koppeling, evenals de vorige diff, bevat twee pakken schijven, alleen deze keer geperforeerd, onderling geïnstalleerd met een kleine opening. Een deel van de schijven heeft een koppeling met het lichaam, het andere met de aandrijfas.

De schijven worden in een container geplaatst die is gevuld met een organosiliciumvloeistof, die bij gelijkmatige rotatie ongewijzigd blijft. Zodra er snelheidsverschil is tussen de verpakkingen, begint de vloeistof snel en sterk in te dikken. Er is weerstand tussen de geperforeerde oppervlakken. Een te losgedraaid pakket wordt dus afgeremd en de rotatiesnelheid wordt genivelleerd.

Getande (schroef, worm) zelfblokkering. Zijn werk is gebaseerd op het vermogen van het wormpaar om de asassen vast te klemmen en daardoor te blokkeren wanneer er een verschil in koppel optreedt.

Cam zelfblokkering. Om te begrijpen hoe dit type differentieel werkt, volstaat het om je een open differentieel voor te stellen, waarin tandwielparen zijn geïnstalleerd in plaats van een planetair tandwielmechanisme. De nokken draaien (springen) wanneer de wielsnelheden bijna hetzelfde zijn, en zijn hard vergrendeld (vastgelopen) zodra een van hen begint te slippen.

Er is geen verschil in hoe de vergrendeling van het middelste differentieel en het interwheel differentieel werkt - het werkingsprincipe is hetzelfde, de verschillenalleen aan de eindpunten: in het eerste geval - twee assen, in het tweede - twee wielen gemonteerd op dezelfde as.

Binnenlandse "Niva" en zijn verschillen

Niva neemt een speciale plaats in in de lijn van binnenlandse VAZ's: in tegenstelling tot zijn "familieleden" aan de lopende band, is deze auto uitgerust met een niet-uitschakelbare vierwielaandrijving.

Drie differentiëlen zijn geïnstalleerd in de transmissie van de VAZ SUV: interwheel differentiëlen in elke as en interaxale differentiëlen in de verdeelbak. Ondanks zo'n aantal hoef je niet opnieuw uit te zoeken hoe de differentiëlen op de Niva werken. Alles is precies hetzelfde als hierboven beschreven. Dat wil zeggen dat tijdens de rechtlijnige beweging van de machine, op voorwaarde dat er geen slip op de wielen is, de trekkracht ertussen gelijkmatig wordt verdeeld en dezelfde waarde heeft. Wanneer een van de wielen begint te slippen, wordt alle energie van de motor, die door de diffs gaat, naar dit wiel geleid.

Niva differentieelslot

Alvorens te praten over hoe het differentieelslot op de Niva werkt, moet een punt worden opgemerkt, namelijk om het doel van de voorste (kleine) handgreep van de tussenbak te verduidelijken.

Sommige chauffeurs geloven dat met zijn hulp de voorwielaandrijving in de auto is ingeschakeld - dit is niet zo: zowel de voor- als achterwielaandrijving van de Niva zijn altijd ingeschakeld en deze hendel regelt de overdracht geval differentieel. Dat wil zeggen, terwijl het in de "voorwaartse" positie staat, werkt het diff normaal, en wanneer"terug" - uit.

En nu direct over het slot: wanneer het differentieel is uitgeschakeld, worden de assen van de tussenbak gesloten door een koppeling, waardoor hun rotatiesnelheden geforceerd gelijk worden gemaakt, dat wil zeggen dat de totale snelheid van de vooraswielen gelijk is aan de totale snelheid van de achteras. De verdeling van stuwkracht vindt plaats in de richting van grotere weerstand. Stel dat het achterwiel slipt, als je het slot aanzet, gaat de trekkracht naar de vooras, waarvan de wielen de auto uitrekken, maar als het voorwiel ook meeslipt met het achterwiel, dan zal de Niva komt er niet vanzelf uit.

Om dit te voorkomen, installeren automobilisten zelfblokkers in bruggen om een vastzittende auto eruit te trekken. Tot op heden is het Nesterov-differentieel het populairst onder Niva-bezitters.

Nesterov's zelfblokkering

Het geheim van zijn populariteit ligt in de manier waarop het Nesterov-differentieel werkt.

Het ontwerp van het differentieel maakt het niet alleen mogelijk om de hoeksnelheid van de wielen van de auto optimaal aan te passen bij het maken van manoeuvres, maar ook in het geval van slippen of hangen van het wiel, geeft het apparaat het een minimale hoeveelheid energie van de motor. Bovendien is de reactie van de zelfblokkering op een verandering in de verkeerssituatie vrijwel onmiddellijk. Bovendien verbetert het Nesterov-differentieel het rijgedrag van de auto aanzienlijk, zelfs in gladde bochten, verhoogt het de richtingsstabiliteit, verhoogt het de acceleratiedynamiek (vooral in de winter) en vermindert het brandstofverbruik. En de installatie van het apparaat vereist geenveranderingen in het transmissieontwerp en wordt op dezelfde manier geïnstalleerd als het klassieke diff.

Het differentieel heeft niet alleen toepassing gevonden in autotechnologie, het bleek ook erg handig te zijn op motoblocks, wat het leven van de eigenaren enorm vergemakkelijkte.

Differentieel voor motoblock

Motoblock - het apparaat is behoorlijk zwaar en het kost veel moeite om het gewoon te draaien, en met een niet-gereguleerde hoeksnelheid van de rotatie van de wielen wordt dit nog moeilijker. Daarom moeten de eigenaren van deze machines, als de verschillen oorspronkelijk niet waren voorzien door het ontwerp, ze zelf aanschaffen en installeren.

Hoe werkt een achterloop-tractordifferentieel? In feite zorgt het alleen voor een gemakkelijke draai van de auto, waardoor een van de wielen stopt.

De andere functie, die geen verband houdt met de herverdeling van het vermogen, is het vergroten van de wielbasis. Het ontwerp van het differentieel zorgt ervoor dat het als asverlenging kan worden gebruikt, waardoor de achtertrekker wendbaarder en beter bestand is tegen kantelen, vooral in bochten.

Kortom, het differentieel is een zeer nuttig en onvervangbaar ding, en de blokkering ervan verhoogt de crosscountry-capaciteiten van de auto aanzienlijk.