Jak działa mechanizm różnicowy

Pomyśl o wszystkich urządzeniach, które uznajemy za oczywiste i które poprawiają nasze życie lodówka, komputer, klimatyzator, kuchenka.

Dodaj do tej listy mechanizm różnicowy dla motoryzacji.

Bez tej metalowej „dyni” pod pojazdem wypełnionym biegami, sprzęgłami, łożyskami i smarem przekładniowym, koła nie mogłyby obracać się z różną prędkością i poruszać się z różną odległością podczas pokonywania zakrętów, co oznacza, że zewnętrzne koło przeskoczyłoby przez chodnik i ciągnęłoby auto dalej. Nie nadaje się to do prowadzenia pojazdu i utrzymania ruchu.

Inżynierowie opracowali więc mechanizm różnicowy dla motoryzacji, który możemy podzielić na trzy ogólne kategorie. W tym miejscu przedstawiamy podstawy każdego z nich i to, co należy wiedzieć, aby zapewnić, żeby dyferencjał zapewniał solidne osiągi przez lata.

1) Otwarty (lub standardowy) mechanizm różnicowy

Najprawdopodobniej to co znajduje się w Twoim samochodzie pickup truck, SUV-ie lub samochodzie z napędem na tylne koła. Pod bagażnikiem znajduje się koło zębate i pająk oraz przekładnie boczne. Po pokonaniu zakrętu pająk i przekładnie boczne pozwalają na szybszą i dalszą jazdę zewnętrznym kołem niż wewnętrznym, co skutkuje płynną i bezpieczną jazdą.

PLUS: Ekonomiczna, doskonała opcja dla większości pojazdów. Zapewniają przewidywalne prowadzenie, mniejsze zużycie opon i niewielką konserwację.

MINUS: Otwarty mechanizm różnicowy kieruje moc na koło przy najmniejszym oporze. Każdy, kto jeździ po śniegu lub lodzie, szybko dowiaduje się, co to oznacza – jedno koło może kręcić się dziko, podczas gdy przeciwległe koło otrzymuje niewystarczającą moc, aby poruszać pojazdem, pozostawiając cię w miejscu.

2) Dyferencjał sprzęgła z ograniczonym poślizgiem

Sprzęgło typu limited-slip próbuje rozwiązać fatalną wadę otwartego dyferencjału, choć nie jest to idealne rozwiązanie.

Podczas jazdy po twardym, suchym podłożu, dyferencjał o ograniczonym poślizgu wysyła jednakową moc do każdego koła. Ale kiedy trafisz na lód lub błoto, które może unieruchomić samochód z otwartym mechanizmem różnicowego obracając jednym kołem i jadąc donikąd, mechanizm różnicowy o ograniczonym poślizgu dostarcza trochę momentu obrotowego do koła z przyczepnością, dając większe szanse na wydostanie się z kłopotów. Mechanizm różnicowy o ograniczonym poślizgu najczęściej wykorzystuje sprzęgła do przenoszenia momentu obrotowego pomiędzy kołami. Podczas gdy mechanizm różnicowy z ograniczonym poślizgiem nie osiąga 100-procentowej blokady, jest wystarczająco skuteczny, aby wykonać pracę przez większość czasu.

Sprzęgła te mogą się jednak ślizgać

Dyferencjały z ograniczonym poślizgiem oparte na sprzęgle to genialne urządzenia, ale są wyjątkowym problemem. Gdy oba koła mają dużą przyczepność, tarcze sprzęgła ściśle się ze sobą wiążą, wysyłając stałą moc do każdego koła.

Gdy jednak jedno koło się ślizga, do drugiego jest wysyłana dodatkowa moc w oparciu o właściwości cierne zestawów sprzęgieł. W tym miejscu właściwości cierne środka smarnego przekładni odgrywają ważną rolę w wydajności i zużyciu.

Jednak różni producenci stosują różne ciśnienia sprężyn i tarcze sprzęgła wykonane z różnych materiałów i o różnych powierzchniach. Dodatkowo, naprężenie sprężyny i właściwości cierne sprzęgła zmieniają się wraz z wiekiem i zużyciem. W związku z tym wymagania dotyczące tarcia czynnika mogą się różnić. A jeśli właściwości cierne nie są prawidłowe, może dojść do nieprawidłowego załączania i wyłączania sprzęgła – tzw. drgania.

Rezygnacja z piszczenia

Zjawisko to występuje wtedy, gdy sprzęgła wielokrotnie przechodzą na zmianę pomiędzy poślizgiem a przyklejaniem zamiast płynnego poślizgu. Piszczenie to nie tylko irytujący hałas i wibracje, ale także przedwczesne zużycie.

Zamiast tworzyć oleje przekładniowe o tej samej lepkości, ale o różnych właściwościach ciernych w celu rozwiązania sporadycznych drgań w różnicach o ograniczonym poślizgu, można zastosować w swojej przekładni dodatek, który zmienia pierwotne właściwości cierne płynu i eliminuje drgania. Syntetyczne smary przekładniowe są już dodatkiem do większości zastosowań.

PLUS: Automatycznie rozdziela procent mocy na koło z lepszą trakcją, pomagając wyeliminować ugrzęźnięcie na powierzchniach o niskim współczynniku przyczepności.

MINUS: droższy i może ” drgać”, jeśli płyn nie zapewnia właściwych właściwości ciernych.

3) Mechanizm różnicowy z blokadą (lub „blokadami”)

Mechanizm różnicowy z blokadą wykorzystuje urządzenia mechaniczne do dosłownego zablokowania dwóch osi. Koła obracają się z tą samą prędkością i otrzymują jednakowy rozkład momentu obrotowego. Blokada może wystąpić ręcznie lub automatycznie, w zależności od jednostki. Przy zaryglowanych osiach oba koła obracają się w tym samym czasie z takim samym momentem obrotowym. Oznacza to, że jedno z nich może jeszcze uzyskać przyczepność i przesunąć samochód, jeśli drugie jest zawieszone ponad ziemią, na przykład w warunkach off-road.

Podczas gdy blokady oferują niesamowitą trakcję, szczególnie podczas jazdy terenowej, cierpi na tym prowadzenie pojazdu. Automatyczne blokady mogą wysyłać energię do poszczególnych kół etapami, co daje efekt „grzechotania”, który jest odczuwalny dla kierowcy. Mogą również nagle się rozłączyć, co ma wpływ na prowadzenie pojazdu. Blokady są zazwyczaj zarezerwowane dla zastosowań off-road i używane w przypadku powolnego poruszania się.

PLUS: Zapewnia maksymalną trakcję w najtrudniejszych warunkach dla pojazdów terenowych.

MINUS: Może być hałaśliwy; redukuje konieczność obsługi, gdy mechanizm różnicowy jest zablokowany.