Типы дифференциала и их функции

Существуют различные типы дифференциала, подходящие для конкретного автомобиля, поскольку они служат для передачи мощности двигателя на колеса. В моем предыдущем сообщении дифференциал объяснялся как механизм, который передает крутящий момент двигателя на колеса с целью разделения мощности, позволяя колесам двигаться с различной скоростью.

Сегодня мы подробно рассмотрим различные типы дифференциала и принцип их работы.

Типы дифференциала

Ниже приведены различные типы дифференциалов, которые можно найти в автомобилях:

• Открытый дифференциал
• Заблокированный дифференциал
• Сварной/золотниковый дифференциал
• Дифференциал повышенного трения
• Дифференциал Torsen
• Активный дифференциал
• Дифференциал вектора крутящего момента

Теперь давайте посмотрим их объяснения!

Прочтите: Общие сведения о системе автоматической коробки передач

Открытый дифференциал:

Базовая форма открытого дифференциала состоит из двух половин оси с шестерней на каждом конце, которые соединены вместе третьей шестерней, образуя три стороны квадрата. В завершение квадрата добавляется четвертая передача для увеличения силы. Прочность увеличивается за счет добавления зубчатого венца к корпусу дифференциала, который удерживает основные шестерни. Этот зубчатый венец гарантирует, что колеса будут приводиться в движение за счет соединения приводного вала через шестерню.

Преимущество открытого дифференциала заключается в том, что ось позволяет оси более эффективно проходить поворот, что достигается за счет того, что внешнее колесо поворота движется с большей скоростью, чем колесо внутри, когда оно покрывает землю. Еще одно преимущество заключается в том, что его производство относительно дешево и распространено.

У этого типа дифференциала также есть недостатки, поскольку крутящий момент равномерно распределяется между обоими колесами. Из-за этого мощность, передаваемая на колеса, ограничена колесом с наименьшим сцеплением.

Заблокированный дифференциал:

Заблокированный тип дифференциала часто встречается на автомобиле, который едет по бездорожью. По сути, это открытый дифференциал с эффектом блокировки оси на месте для создания фиксированной вместо независимой. Этот эффект может выполняться вручную или с помощью электроники в автомобиле.

Преимущество заблокированного дифференциала заключается в том, что он обеспечивает заметно большее тяговое усилие, чем открытый дифференциал. Это будет достигнуто, потому что крутящий момент не распределяется поровну 50/50 на колесо. Больший крутящий момент может передаваться на колесо с лучшим сцеплением.

Один из недостатков заблокированных дифференциалов называется заеданием, это происходит, когда в трансмиссии накапливается избыточная вращательная энергия (крутящий момент), которую необходимо высвободить. Это освобождение можно сделать, когда колеса оторвутся от земли, чтобы сбросить положение или просто разблокировать ось, когда они больше не нужны.

Сварной/золотниковый дифференциал:

Сварной дифференциал очень похож на заблокированный, за исключением того, что он постоянно приварен из открытого дифференциала к неподвижной оси. Сварка фиксированной оси специально сделана для того, чтобы оба колеса вращались одновременно. Автомобили с таким дифференциалом предназначены для дрифта.

Дифференциал не подходит для любых других условий движения, так как сварка уже испортила прочность компонента. это также увеличивает риск катастрофического отказа детали, что может привести к взрыву сломанных шестерен дифференциала через корпус дифференциала.

Дифференциал повышенного трения:

Этот тип дифференциала сокращенно называется LSD. Он сочетает в себе преимущества как открытого, так и заблокированного дифференциала через более сложную систему. Для достижения того же в этом дифференциале используется другая форма сопротивления. Они подразделяются на:

• Механическая муфта LSD
• Вязкий ЛСД

Механическая муфта LSD

Механическая муфта SLD содержит ту же основную передачу, что и открытые дифференциалы с парой нажимных колец. Нажимные кольца воздействуют на два набора дисков сцепления, расположенных рядом с шестернями. Это обеспечивает сопротивление независимому вращению колес, что меняет действие дифференциала с открытого на заблокированное. Это также обеспечивает повышенную тягу к нему.

В этом типе механической муфты LSD нажимные кольца, окружающие основные шестерни, раздвигаются центральными зубчатыми штифтами. Он давит на наклонные поверхности при вращении и толкает прижимные кольца в парк сцепления (желтое и синее) с обеих сторон. Это создает сопротивление и изменяет работу открытой оси на фиксированный эффект.

Прочтите: Все, что вам нужно знать о дифференциале

Механическая муфта LSD далее делится на подтипы, которые функционируют по-разному. Они меняются при воздействии давления на диски сцепления и прижимное кольцо. Ниже представлены различные типы механических муфт LSD:

• Односторонний ЛСД: давление проявляется только при замедлении, что означает, что он ведет себя как открытый тип на поворотах. Это заставляет колесо вращаться независимо. Но при ускорении вращение муфты дифференциала создает трение в дисках сцепления. Это зафиксирует их на месте, чтобы получить больше сцепления.
• Двусторонний ЛСД: давление также оказывается на диски сцепления при замедлении. Помогает повысить устойчивость при торможении на переменном дорожном покрытии.
• Полуторный ЛСД: он пытается объединить преимущества подтипов, оказывая большое давление при ускорении и меньшее при замедлении.

Вязкий ЛСД:

Вязкостной дифференциал — это второй тип самоблокирующегося дифференциала, в котором вместо сцепления используется густая жидкость для создания сопротивления, необходимого для переключения дифференциала, работающего между открытым и заблокированным. Этот тип проще, поскольку в нем меньше движущихся частей, чем в механическом LSD.

В приложении работа более плавная, так как сопротивление растет в унисон со скоростью колес, обеспечивая очень постепенное увеличение. Вязкий LSD более эффективно передает крутящий момент на колесо с большим сцеплением. Это связано с тем, что жидкость действует как устойчивая к скорости. если колесо когда-либо теряет сцепление с дорогой и прокручивает разницу в скорости между двумя колесами внутри дифференциала. Он создает большее сопротивление медленно движущемуся колесу, передавая на него больший крутящий момент от карданного вала.

Недостаток этого типа, который ограничивает его использование, заключается в том, что жидкость нагревается и становится менее вязкой, что приводит к меньшему сопротивлению. Он также не может полностью заблокироваться, как механический LSD, потому что жидкость не может обеспечить абсолютное сопротивление в достаточном пространстве.

Дифференциал Torsen:

дифференциал Torsen использует яркую передачу, чтобы произвести тот же эффект, что и дифференциал повышенного трения. Но он не работает ни со сцеплением, ни с сопротивлением жидкости. Вместо этого к традиционной системе передач открытого дифференциала добавляется слой червячной передачи. Наборы червячных передач, действующих на каждую ось, обеспечивают сопротивление, необходимое для передачи крутящего момента. Это достигается за счет того, что червячные шестерни находятся в постоянном зацеплении друг с другом через соединенную прямозубую шестерню.

Постоянное зацепление между двумя сторонами дифференциала помогает мгновенно передавать крутящий момент. Это делает его более чувствительным при изменении дорожных и дорожных условий. Дифференциал Torsen также способен направлять высокий процент крутящего момента на одно колесо в зависимости от скорости передачи. В отличие от открытого дифференциала, который должен равномерно распределять крутящий момент между колесами.

В дифференциале Torsen зубчатая передача может быть обработана таким образом, что различное отношение сопротивления будет влиять при ускорении и замедлении, как и полтора дифференциала повышенного трения. это достигается механически без использования электроники или любой другой формы испарения. Дифференциал Torsen — лучшая механическая система, обладающая всеми качествами других дифференциалов, перечисленных в этом посте.

Активный дифференциал:

Дифференциал активного типа очень похож на дифференциал повышенного трения, поскольку в нем все еще используются механизмы. Механизм используется для обеспечения сопротивления, необходимого для передачи крутящего момента с одной стороны на другую. Муфты активируются электронным способом, а не чисто механическим усилием.

Активные дифференциалы используют электронику для искусственного изменения механических усилий, с которыми сталкивается система в меняющихся условиях движения. Вот почему они являются управляемыми и, следовательно, программируемыми. А с датчиками на таком транспортном средстве компьютер может автоматически определять, на какие колеса передавать мощность и когда ее следует передавать.

Эти типы дифференциалов хороши в работе, особенно на плохих дорогах, и помогают улучшить автомобили, которые выдерживают быстро меняющиеся условия вождения. Но это будет система, которая сможет поддерживать постоянную регулировку транспортного средства.

Дифференциал векторизации крутящего момента:

Дифференциал с вектором крутящего момента также использует улучшенную электронику систему и даже использует ее для изменения угла или вектора движения автомобиля. Он побуждает определенные колеса потреблять больший крутящий момент, когда это необходимо, что улучшает его характеристики на поворотах. Когда активирована противоположная муфта, то, которая обычно включается только механическим приводом LSD, может использоваться для помощи в рулевом управлении. В то же время уменьшая мощность, преодолевая недостатки в системе ЛСД.

В углу этого дифференциала многоходовой LSD оказывает сопротивление на оба колеса до частичной блокировки оси. А также стабилизировать его при торможении, которое затем отпускается при падении скорости вращения колес и повороте автомобиля. Это позволяет колесам вращаться с разной скоростью. Но вместо того, чтобы отключать сопротивление на обоих колесах, TVD будет продолжать включать сцепление только на внешнем колесе. Это увеличивает сопротивление, испытываемое колесом, и заставляет систему направлять на него больший крутящий момент. Дисбаланс мощности будет из-за внешней стороны, что заставит автомобиль проходить крутой поворот и уменьшит недостаточную поворачиваемость.

Когда сопротивление постоянно ощущается на повороте, когда транспортное средство проходит апекс и начинает разгоняться, оно будет продолжать подавлять обычный многосторонний LSD. Это снова интерпретирует более быстрое движение внешнего колеса как проскальзывание и перенаправляет крутящий момент во время ускорения на внутреннее колесо, поскольку оно воспринимает большее сцепление с дорогой.

TVD оказывает большее сопротивление муфте внешних колес, система обманывается, чтобы отводить через него больший крутящий момент. это достигается за счет увеличения мощности, которая может быть применена, и уменьшения недостаточной поворачиваемости, возникающей при ускорении на выходе из поворота.

Прочтите: Что вам нужно знать о механической коробке передач

Дифференциалы с вектором крутящего момента способны передавать 100% доступного крутящего момента через одно колесо. Это только тогда, когда нужен крутящий момент в самых экстремальных обстоятельствах.

Ограничение этого TVD заключается в том, что он очень сложен и очень дорог, и обычно используется для гонок/треков из-за его потенциала прохождения поворотов на высокой скорости.

Все типы дифференциалов имеют свои преимущества и недостатки, надеюсь, теперь вы знаете различные типы дифференциалов. Если у вас есть какие-либо вопросы, пожалуйста, задайте их в поле для комментариев и, пожалуйста, поделитесь этой статьей с другими студентами технических специальностей. Спасибо!