يعتبر الترس التفاضلي جزءًا من ناقل الحركة ، وهو النظام الذي يربط المحرك بعجلات قيادة السيارة. تشارك هذه الآلية في نقل قوى الدوران (عزم الدوران) من المحرك إلى العجلات ، لكن وظيفتها الرئيسية هي أنها توفر دورانًا للعجلات عندما تدور السيارة بسرعات زاوية مختلفة.
في حالة عدم وجود تفاضل ، تدور عجلات السيارة بنفس السرعة عند المنعطفات ، مما يؤدي إلى انزلاق العجلة ، والذي يتحرك على طول القطر الخارجي الأكبر للقوس المحوري. هذا التأثير له تأثير سلبي للغاية على التعامل مع السيارة ويؤدي إلى التآكل السريع للإطار.
في صناعة السيارات الحديثة ، هناك ثلاثة خيارات لوضع الصندوق التفاضلي في وحدة النقل:
- في السيارة ذات العجلات الخلفية الدافعة (الدفع بالعجلات الخلفية) - في منطقة المحور الخلفي ؛
- في السيارات ذات الدفع بالعجلات الأمامية - مباشرة في علبة التروس نفسها ؛
- في مركبات الدفع الرباعي (4WD) ، يمكن وضع الجهاز التفاضلي في كل من علبة النقل نفسها وفي مناطق كلا المحورين.
الجهاز التفاضلي
يعتمد تصميم الجهاز التفاضلي على علبة التروس الكوكبية. اعتمادًا على التروس المستخدمة لتدوير العجلات ، يتم تقسيم الترس التفاضلي إلى ثلاثة أنواع مختلفة:
- مخروطي؛
- إسطواني؛
- دودة.
الأكثر انتشارًا هو ناقل الحركة المخروطي ، وبالتالي ، الترس المخروطي. يتم تثبيته تقليديًا بين محوري مركبات الدفع الرباعي ، وليس بين العجلات ، كما هو ممكن مع الأنواع الأخرى.
العناصر الهيكلية الرئيسية هي نفسها لجميع أنواع الفروق ، لذلك ، سننظر في هيكل التجميع باستخدام مثال الآلية المخروطية.
يتكون الترس التفاضلي من النوع المخروطي من العناصر التالية:
- مخفض الكواكب
- التروس مع الأقمار الصناعية.
- جسم الجهاز.
في اللغة العامية الاحترافية لمهندسي السيارات ومتخصصي مركز الخدمة ، يُطلق على جسم الجهاز التفاضلي "كوب". والغرض الرئيسي منه هو استقبال قوى دوران المحرك ونقلها عبر الأقمار الصناعية إلى التروس. يتم توصيل العتاد المدفوع لناقل الحركة بسطح الكوب ، ويتم تثبيت المحاور داخل الكوب ، حيث تتحرك الأقمار الصناعية. في الواقع ، هم الذين يؤدون اقتران الكأس (الجسم) والتروس. في سيارات الركاب ، يتم استخدام زوج واحد فقط من الأقمار الصناعية بشكل تقليدي ، في مركبات الشحن - اثنان ، حيث يلزم نقل عزم دوران مرتفع بشكل خاص.
بعد تلقي الطاقة من الأقمار الصناعية ، تبدأ التروس في التحرك على طول المحور ونقل نفس عزم الدوران دون تغيير زوج العجلات الدافعة. نتيجة لذلك ، تبدأ السيارة في التحرك.
يمكن أن تحتوي التروس الموجودة على المحاور على عدد متساوٍ أو مختلف من الأسنان (الخطوط). إذا كان عدد الأسنان متساويًا ، فإن الترس يشكل فرقًا متماثلًا - يتم توزيع عزم الدوران على طول المحاور بنسب متساوية. إذا لم يكن عدد الأسنان متساويًا ، فسيحدث توزيع غير متماثل للطاقة على العجلات ، مما يضمن زيادة القدرة على اختراق الضاحية في ظروف الطرق الصعبة.
وظائف الجهاز التفاضلية
يمكن أن يعمل التفاضل المتماثل في أحد الأوضاع الثلاثة المتاحة.
الوضع الرئيسي هو القيادة للأمام مباشرة. في هذا الوضع ، تلتقي العجلات بنفس قوة مقاومة الطريق ، وبالتالي تتلقى نفس عزم الدوران.
عند دخول الزاوية ، يتغير الوضع التفاضلي. حتى الانعطاف الطفيف إلى اليسار أو اليمين يؤدي إلى حقيقة أن العجلة الداخلية تواجه مقاومة أكبر من العجلة الخارجية. لتخفيف هذا العيب ، يبطئ الترس الداخلي ، وبالتالي ، يجبر الأقمار الصناعية على التحرك في الاتجاه الآخر ، مما سيزيد من سعة دوران ترس نصف المحور الخارجي. وبسبب هذا ، تتغير السرعة الزاوية للدوران للعجلتين الدافعتين ، مما يؤدي إلى الدخول السلس في الدوران
يتم تنشيط الوضع الثالث في تشغيل الجهاز التفاضلي عند القيادة على الجليد أو أي سطح منزلق آخر. تبدأ إحدى عجلات القيادة في مواجهة المقاومة ، والأخرى لا تفعل ذلك. في مثل هذه الحالات ، يجبر التفاضل العجلة المنزلقة على التحرك بأقصى سرعة ، ويتم تعليق إمداد عزم الدوران للعجلة الثانية. بعد اجتياز أحد العوائق ، من الضروري معادلة إمداد الطاقة بالعجلات ، الأمر الذي قد يتطلب قفلًا تفاضليًا.
وفقًا للمتخصصين في مجموعة شركات فافوريت موتورز ، تستخدم شركات تصنيع السيارات الأوروبية والأمريكية تطوراتها الخاصة في مجال التفاضلات. على سبيل المثال ، تستخدم طرازات السيارات المعروضة كاديلاك (نظام التحكم) وشيفروليه (التفاضل الوضعي) وفورد (آليات Equa-Lock و Traction-Lok) نماذج آليات التوزيع الخاصة بهم فقط في ناقل الحركة.
أنواع الفروق الحديثة
- Quaife
هذا هو واحد من أبسط الأجهزة من الناحية الهيكلية ، والذي يتكون من آلية تروس كوكبية (في تصميم مسطح) ودائرة ذات أقمار صناعية مزدوجة ، والتي تتشابك مع بعضها البعض أثناء التشغيل. يتم استخدام القابض الحلزوني ، والذي يعطي ، تحت الحمل الثقيل ، قوى محورية وينقلها إلى أزواج من الأقمار الصناعية. نظرًا للدوران الإضافي للصف المطلوب من الأقمار الصناعية عند الانعطاف أو الانزلاق على الأسطح الزلقة ، فمن الممكن تحقيق الفرملة بإحدى العجلات وإعطاء الطاقة للأخرى.
يتضمن التفاضل Quaife استخدام خمسة أزواج من الأقمار الصناعية في وقت واحد لتحقيق أقصى قدر من الموثوقية في التصاق الأسنان الحلزونية ببعضها البعض. هذا ، من ناحية ، يسمح لك باستخدام الآلية بفعالية في أصعب ظروف الطريق. ومن ناحية أخرى ، فإنه يشير إلى أنه بمرور الوقت ، سيكون هناك تآكل واسع النطاق للهيكل بأكمله.
تم تسجيل براءة اختراع آلية التفاضل من نوع Quaife في عام 1965. اليوم ، يتم استخدامه بشكل أساسي في سيارات السباق أو السيارات الرياضية ، بالإضافة إلى بعض موديلات سيارات الدفع الأمامي.
- تورسن (تورسن)
هذا نوع قديم من الأجهزة التفاضلية ذات التروس الدودية وقد تم اختراعه في الخمسينيات من القرن الماضي. اليوم ، يستخدم صانعو السيارات 3 إصدارات محسّنة من تفاضل Torsen ، لكنهم جميعًا يعملون بنفس الطريقة. تشكل التروس ، الموجودة على أعمدة محور القيادة ، ما يسمى بزوج التروس الدودي مع الأقمار الصناعية. في هذه الحالة ، ما هو مهم ، في كل نصف محور ، توجد أقمار صناعية خاصة بها ، والتي تقترن في أزواج في بعض المواضع مع أقمار نصف المحور الأخرى.
عند التحرك للأمام في خط مستقيم ، تكون أزواج الدودة في وضع التوقف ، وعند الانعطاف ، تدور. يوفر الدوران التالي على طول المحور تغييرًا في زاوية العجلة أثناء المنعطفات والانعطافات. يعتبر الترس التفاضلي Torsen الأقوى والأكثر متانة ، فهو يعمل بأقصى حمولة ونسب عزم.
- آلية قفل القرص
يتكون هذا النوع من الأجهزة التفاضلية من آلية تروس كوكبية متماثلة مثبتة على تروس مخروطية. تحتوي التروس على اثنين من أدوات التوصيل الصغيرة من نفس الشكل واثنين من الأقراص. يمكن أن تتشبث الأقراص جزئيًا بالكوب التفاضلي نفسه ، وتتلامس جزئيًا مع القابض ، الذي يعمل تحت تأثير الترس المُدار.
جوهر القفل التفاضلي هو أنه مع زيادة القوة الميكانيكية على التروس ، تظهر قوى محورية ثانوية. تميل القوى الإضافية إلى قطع المفاصل بين التروس. في اللحظة التي ينجحون فيها ، يتم تسوية سرعة كل عجلة نظرًا لحقيقة أن السرعات الزاوية تكتسب نفس القيمة.
ظهر الترس التفاضلي ذو القفل القرصي في أواخر ثلاثينيات القرن الماضي ، ولكن بعد تحديث كبير ، لا يزال يُستخدم حتى اليوم - عادةً في سيارات الدفع الرباعي والسيارات الرياضية.
- تفاضل نوع كام
تفاضل الكامة متوفر في نسختين. الأول يتضمن موقع قابض الكامة بين التروس المدفوعة. في آلية الكامة من النوع الثاني ، لا توجد تروس من حيث المبدأ - الناقل هنا عبارة عن حلقة فاصلة ، ويتم تنفيذ وظيفة الأقمار الصناعية بواسطة "مفرقعات" (أسافين خاصة). التروس المدفوعة في هذه الحالة هي أقراص كام.
مبدأ تصميم تفاضل حدبة من النوع الثاني واضح من الرسم التخطيطي أدناه ، حيث 1 هو الجسم ، 2 هو القفص ، 3 جاف ، 4 و 5 مسننات شبه محورية. يمكن وضع "المفرقعات" أفقيًا (الشكل أ) أو نصف قطري (الشكل ب)
يتمثل جوهر حظر الجهاز التفاضلي في أنه بمجرد أن يبدأ ملاحظة الفرق بين زوايا السرعة ، يقوم القابض الكامة (أو أقراص الكاميرا - في الإصدار الثاني) على الفور بحظر التفاضل.
يعود التطوير الأولي لهذا النوع من الآليات إلى الأربعينيات. في سيارات الركاب ، لا يتم استخدام هذا النوع من التفاضل عمليا اليوم. التطبيق الرئيسي لنوع الكامة هو في صناعة السيارات العسكرية.
- اقتران لزج (اقتران لزج)
يحتوي التفاضل بشكل بنّاء على حاوية مملوءة بسائل لزج على أحد المحاور شبه الرئيسية. يحتوي على كتلتين قرصيتين ، الأولى متصلة بالدوار ، والثانية بنصف المحور الآخر. وفقًا لذلك ، كلما زاد الاختلاف في السرعة المضبوطة بين العجلات ، زاد الاختلاف في سرعة كتل الأقراص أيضًا. بسبب الدوران ، تزداد لزوجة السائل.
هذا هو أبسط تصميم جهاز تفاضل في الميزانية وفي نفس الوقت. وفقًا لخبراء مجموعة شركات فافوريت موتورز ، يتم تثبيت الجهاز بشكل أساسي على سيارات الدفع الرباعي الحضرية ، نظرًا لأنه في ظروف الطرق الوعرة ، لا يمكن أن توفر أداة التوصيل اللزجة المناولة المطلوبة والقدرة عبر البلاد.
نوعان من الأقفال التفاضلية القسرية
في المركبات الحديثة ، يتم استخدام الأقفال التفاضلية اليدوية والإلكترونية. كل واحد منهم له مزاياه الخاصة. يتم تنفيذ القفل اليدوي للآلية التفاضلية مباشرة من مقصورة الركاب. بناءً على أمر السائق ، تتوقف التروس الدوارة وتبدأ العجلات في التحرك بنفس الوتيرة.
هذا النوع قابل للتطبيق قبل التغلب على جميع أنواع عوائق الطرق على شكل جليد عميق أو طين أو ثقوب أو منزلقات. بعد اجتياز الأقسام الصعبة ، يمكنك فتح. تقليديا ، يتم استخدام القفل التفاضلي اليدوي في المركبات على الطرق الوعرة والمركبات على الطرق الوعرة.
إذا كانت السيارة مجهزة بنظام TRC الجديد ، فإن الأتمتة نفسها تقوم بالقفل الإلكتروني. في حالة بدء انزلاق إحدى عجلات القيادة ، فسيتم إبطائها قليلاً بواسطة فرامل السيارة. الراحة من هذا النوع لا يمكن إنكارها ، ومع ذلك ، لن يتم تشغيل الحظر دائمًا في الوقت المناسب.
بغض النظر عن نوع الجهاز التفاضلي المثبت على سيارتك ، يمكن لأخصائيي مجموعة فافوريت موتورز تقديم تشخيص وصيانة للسيارة ، مع مراعاة ميزات تصميم آلية القفل. يتم الجمع بين النهج الكفء وخبرة الحرفيين ، وتعتبر تكلفة الخدمات المهنية واحدة من أكثر الخدمات جاذبية في موسكو.
تتمثل الأعراض الأكثر شيوعًا للخلل التفاضلي في زيادة الضوضاء والطرق الدخيلة والصدمات وظهور تسرب الزيت. يلاحظ خبراء خدمة السيارة في فافوريت موتورز أنه من المهم الاتصال على الفور بالمركز الفني من أجل القضاء على المشاكل في تشغيل الجهاز وتجنب المزيد من تدميره. بغض النظر عن مدى تعقيد الخلل ، فإن رؤساء العمال في مركز خدمة فافوريت موتورز لديهم جميع معدات التشخيص اللازمة والخبرة الواسعة ، والتي تتيح لك التخلص من الأعطال بسرعة وكفاءة. يخضع الموظفون بانتظام لإعادة التدريب في مراكز تدريب مصنعي السيارات ، مما يسمح لهم بإجراء أعمال الإصلاح والترميم لأي تعقيد.
عندما تتحرك السيارة ، ينتقل عزم الدوران من الترس الرئيسي والتروس التفاضلي إلى عجلات القيادة ، ومن ثم عبر الترس التفاضلي. يسمح لك بزيادة أو تقليل عزم الدوران المرسل وفي نفس الوقت تقليل وبالتالي زيادة سرعة دوران العجلات. يتم تحديد نسبة التروس في الترس الرئيسي بطريقة يكون فيها الحد الأقصى لعزم الدوران وسرعة الدوران لعجلات القيادة عند القيم المثلى لسيارة معينة. بالإضافة إلى ذلك ، غالبًا ما يكون محرك الأقراص النهائي موضوع ضبط السيارة.
جهاز القيادة النهائية
في الواقع ، لا يعد الترس الرئيسي أكثر من ترس تخفيض السرعة ، حيث يتم توصيل ترس القيادة بالعمود الثانوي لصندوق التروس ، ويتم توصيل الترس المدفوع بعجلات السيارة. حسب نوع اتصال التروس ، تختلف التروس الرئيسية في الأنواع التالية:
- أسطواني - يتم استخدامه في معظم الحالات في المركبات ذات الترتيب العرضي وعلب التروس والدفع بالعجلات الأمامية ؛
- مخروطي - نادرًا ما يستخدم ، نظرًا لأنه ذو أبعاد كبيرة ومستوى ضوضاء مرتفع ؛
- hypoid - النوع الأكثر شيوعًا لمحرك الأقراص النهائي ، والذي يستخدم في معظم السيارات ذات الدفع الخلفي الكلاسيكي. ناقل الحركة الهيبويد صغير الحجم ومنخفض الضوضاء ؛
- دودة - لا تستخدم عمليا في السيارات بسبب صعوبة التصنيع والتكلفة العالية.
ومن الجدير بالذكر أيضًا أن مركبات الدفع بالعجلات الأمامية والعجلات الخلفية لها ترتيبات مختلفة للدفع النهائي. في مركبات الدفع بالعجلات الأمامية ذات الترتيب العرضي لعلبة التروس ووحدة الطاقة ، يوجد محرك الأقراص النهائي الأسطواني مباشرةً في صندوق التروس.
في السيارات ذات الدفع بالعجلات الخلفية الكلاسيكية ، المحرك النهائي مثبتة في مبيت محور القيادة ومتصل بعلبة التروس عن طريق. تتضمن وظيفة ناقل الحركة الهيبويد لسيارة ذات دفع خلفي أيضًا دورانًا بمقدار 90 درجة بسبب التروس المخروطية. على الرغم من الأنواع والمواقع المختلفة ، يظل الغرض من محرك الأقراص النهائي كما هو.
فارق السيارة
فارق السيارة غالبًا ما يتم دمجها مع الترس الرئيسي والموجودة ، على التوالي ، في صندوق التروس أو في مبيت المحور الخلفي. ومع ذلك ، يمكن أيضًا تثبيت ترس تفاضلي بين محاور القيادة لمركبة الدفع الرباعي. التفاضل وينقسم إلى الأنواع التالية:
- مخروطي - في معظم الحالات ، يتم تثبيته مع الترس الرئيسي بين عجلات محور محرك واحد ؛
- أسطواني - غالبًا ما يستخدم لفصل المحاور الرئيسية لمركبات الدفع الرباعي ؛
- ترس دودي - عالمي ويتم تثبيته بين العجلات وبين محاور القيادة.
الغرض الرئيسي من التفاضل هو توزيع عزم الدوران بين عجلات السيارة وتغيير سرعتها بالنسبة لبعضها البعض. فمثلا إن قلب السيارة بدون تفاضل سيكون ببساطة مستحيلاً، لأنه عند الدوران ، يجب أن تدور العجلة الخارجية بالضرورة بتردد أعلى من العجلة الداخلية.
التفاضل متماثل وغير متماثل. ينقل الترس التفاضلي المتماثل عزمًا متساويًا إلى كلتا العجلتين ويتم تثبيته عادةً بالتزامن مع المحرك النهائي. يسمح الفارق غير المتماثل بنقل عزم الدوران بنسب مختلفة ويتم ضبطه بينهما.
يتكون الترس التفاضلي من مبيت وترس ترس وتروس جانبية. عادة ما يتم محاذاة الجسم مع الترس المتحرك للمحرك النهائي. تلعب التروس الصغيرة دور ترس التخفيض الكوكبي وتوصيل التروس الجانبية بالمبيت التفاضلي. يتم توصيل التروس نصف المحور (الشمس) بعجلات القيادة عن طريق أعمدة نصف على وصلات محززة.
مع كل مزايا أبسط تفاضل هناك أيضا عيب... الحقيقة هي أنه يمكن توزيع السرعة على العجلات ليس فقط بنسبة ، على سبيل المثال ، 50/50 أو 40/60 أو 35/65 ، ولكن أيضًا 0/100. بمعنى أنه يمكن نقل كل عزم الدوران إلى عجلة واحدة من السيارة ، بينما ستكون العجلة الثانية ثابتة تمامًا. يحدث هذا إذا كانت السيارة عالقة في الوحل أو الجليد.
ومع ذلك ، فإن الفوارق الحديثة أكثر كمالًا وخالية عمليًا من هذا العيب. تحتوي العديد من الفروق على أقفال صلبة أوتوماتيكية أو يدوية. بالإضافة إلى ذلك ، تم تجهيز سيارات الركاب الحديثة المزودة بمركبات الدفع الرباعي بنظام التحكم في الثبات ، والذي يعتمد على التوزيع الأمثل لعزم الدوران بين المحاور والعجلات الفردية ، اعتمادًا على مسار الحركة.
يتم نقل عزم الدوران الناتج عن محرك الاحتراق الداخلي إلى العجلات باستخدام آليات مختلفة - الأعمدة ، والمحركات المحورية والعتاد ، والتفاضلات. تعتبر هذه الأخيرة ذات أهمية كبيرة لمحبي القيادة على الطرق الوعرة ، حيث يشاركون في توزيع القوة. لدى العديد من سائقي السيارات فكرة قليلة عن تشغيل هذه الوحدة ، لذلك يجدر النظر في السؤال عن ماهية التفاضل في السيارة ، مع شرح هيكلها ومبدأ عملها.
الغرض من الآلية
لفهم دور التفاضل ، المستخدم في المركبات من جميع الأنواع ، من الضروري التفكير في تصميم علبة التروس الكوكبية التقليدية ، والتي تنقل القوة من عمود المروحة إلى محورين. خوارزمية تشغيل الوحدة بسيطة:
- يقوم الكردان بتدوير السيقان باستخدام ترس حلزوني في النهاية.
- يدور ترس كوكبي كبير ، متصل بعمودي محورين ، من الساق.
- ينتقل عزم الدوران من الترس الكوكبي إلى أعمدة المحور والعجلات المثبتة في النهايات.
بدون تفاضل ، يقوم صندوق التروس بتوزيع عزم الدوران بالتساوي على المحورين ، ونتيجة لذلك ، تدور العجلات بنفس السرعة. هذا الفصل مناسب تمامًا لحركة الخط المستقيم ، وهو أمر نادر جدًا في الواقع - حتى عند القيادة على أجزاء مسطحة من المسار ، تنحرف السيارة عن خط مستقيم.
لكي تصنع السيارة زاوية مثالية ، يجب أن تدور العجلات الموجودة على أحد المحاور بسرعات مختلفة مثل التدحرج الخارجي في قوس أوسع. إن علبة التروس البسيطة التي تضمن نفس الدوران لكل من أعمدة المحور ستجعل أحد الإطارات ينزلق عند المنعطفات ، والآخر ينزلق ، مما يضعف بشكل كبير من قدرة السيارة على المناورة.
مرجع. المشكلة مهمة جدًا لسيارات الدفع الرباعي ذات الدفع الرباعي الدائم. في هذه الحالة ، يتم تقسيم عزم الدوران ليس فقط بين العجلات ، ولكن أيضًا بين المحاور التي تقوم بتدوير علب التروس للمحور الأمامي والخلفي.
يلزم وجود ترس تفاضلي مدمج مع علبة تروس كوكبية لتغيير السرعات الزاوية للعجلات اليمنى واليسرى ، اعتمادًا على شدة الانحدار. تقوم الآلية تلقائيًا بتوزيع عزم الدوران على أعمدة المحور ، مما يسمح لإطارات العجلات بعمل عدد مختلف من الثورات عندما تتحرك السيارة في قوس. بدون تفاضل ، يكون التشغيل العادي للمركبة مستحيلًا للأسباب التالية:
- نقص السيطرة
- تآكل سريع للإطارات
- التآكل المتسارع لأجزاء علبة التروس والأعمدة وأعمدة المحور.
كيف يعمل التفاضل المجاني؟
الغالبية العظمى من الآلات المزودة بمحور أمامي أو خلفي مجهزة بآليات من هذا النوع. في الحالة الأولى ، توجد الوحدة داخل علبة التروس ، وفي الحالة الثانية تكون جزءًا من علبة التروس الكوكبية للمحور الخلفي.
يستخدم تصميم التروس الكوكبية التروس المخروطية. هناك أنواع أخرى من علب تروس السيارات - التروس الأسطوانية والمخروطية الأسطوانية والدودية.
يوفر الجهاز التفاضلي من النوع الحر إمكانية الدمج مع محرك الأقراص الرئيسي. تتضمن آلية المحور الخلفي الأجزاء التالية:
- ساق مع ترس محرك مائل متصل بعمود المروحة ؛
- تروس كوكبية مدفوعة
- تم تجهيز مبيت التروس المدفوع بعروات ، حيث يتم إدخال محاور الطائر الصغير ؛
- أقمار صناعية مخروطية
- تروس مدفوعة لأعمدة المحور ؛
- رمان؛
- الإسكان والعتاد.
تم تركيب قمرين صناعيين في سيارات الركاب ، وأربعة أقمار صناعية في الشاحنات.
لدراسة مبدأ تشغيل التفاضل الحر يُقترح باستخدام مثال:
- طالما أن السيارة تسير بشكل مستقيم ، فإن العجلات تدور بنفس السرعة. يقوم الساق بتدوير "الكواكب" مع الأقمار الصناعية المثبتة عليه ، ويظل الأخير ثابتًا وينقل عزمًا متساويًا إلى كلا المحورين بسبب الضغط على الأسنان.
- تدخل السيارة الدور. تبدأ الأقمار الصناعية التي تدور مع الترس الكبير بالدوران حول محورها وفي اتجاهات مختلفة.
- لا يتم تقسيم القوة على العمود إلى نصفين ، ولكن اعتمادًا على شدة انحدار القوس. نظرًا للدوران المشترك للأقمار الصناعية ، فإن أعمدة المحور والعجلات تصنع عددًا مختلفًا من الثورات ، وتتغلب الماكينة بنجاح على الدوران دون انزلاق المطاط وانزلاقه.
يُطلق على التفاضل التفاضل الحر لأنه ينقل المزيد من عزم الدوران إلى العجلة ، والتي تدور بسهولة أكبر. من الواضح أنه عند الانعطاف ، يقاوم الإطار الدوران داخل القوس ، وبالتالي فإن الترس التفاضلي يمنح المزيد من القوة للمحور الآخر - حيث تدور العجلة المقابلة بشكل أسرع.
ملحوظة. تم تجهيز سيارات الدفع الرباعي وسيارات الدفع الرباعي بثلاثة فواصل طاقة تفاضلية - من المركز إلى المركز (مثبتة في علبة النقل) واثنين من المحاور المتقاطعة.
تحل الآلية السائبة المشكلة الرئيسية ، ولكنها تخلق مشكلة ثانوية. عندما يبدأ أحد الإطارات في التلامس مع سطح زلق - يبدأ الجليد والثلج المدلفن والطين والانزلاق. والسبب هو الآلية التفاضلية التي تعطي أقصى قوة تجاه أقل مقاومة. لمنع مثل هذه المواقف ، تم تجهيز العديد من المركبات بقفل تفاضلي مؤقت.
أنواع الآليات
للتخلص من الانزلاق على أسطح الطرق الزلقة أو ظروف الطرق الوعرة ، يقوم المصنعون بتجهيز المركبات بأجهزة تفاضلية من التصاميم التالية:
- آلية من النوع الحر مع حجب قسري من محرك الأقراص ؛
- إعاقة تفاضلية محدودة المقاومة جزئياً ؛
- ترس دودة ذاتي القفل من نوع Torsen.
في الإصدار الأول ، يتم استخدام مجموعة التروس التي تمت مناقشتها أعلاه ، والتي تم تجهيزها بشكل إضافي بجهاز قفل. النظام بسيط: إذا لزم الأمر ، يقوم السائق بتنشيط محرك الأقراص الذي يثبت الأقمار الصناعية في حالة توقف تام. يبدأ عزم الدوران في الانقسام إلى النصف تمامًا ، وتدور المحاور بنفس السرعة وتتغلب السيارة بنجاح على منطقة المشكلة.
يتم تنشيط الحظر الإجباري للتفاضل المركزي باستخدام محركات أقراص مختلفة:
- ميكانيكي - من ذراع علبة النقل ؛
- كهربائي؛
- هوائي؛
- هيدروليكي.
تُستخدم عناصر محرك مماثلة لإيقاف الأقمار الصناعية ذات المحور الأمامي أو الخلفي وإمساكها.
يزود المصنعون السيارات باهظة الثمن بنظام مضاد للانزلاق. إنه "يخدع" الجهاز التفاضلي بطريقة أخرى: وفقًا للإشارة الواردة من المستشعر ، الذي يكتشف الدوران السريع لعجلة واحدة ، فإن الإلكترونيات تعطي الأمر لإبطاء السرعة. ثم تبدأ تروس القمر الصناعي في نقل المزيد من الطاقة إلى المحور الآخر وتتوقف السيارة عن "الغرز" في مكانها.
جهاز مقاومة عالية
بالإضافة إلى الأقمار الصناعية وتروس القيادة والتروس المدفوعة ، يشتمل الترس التفاضلي المحدود على العناصر التالية:
- مسكن متصل بشكل صارم بمعدات الكواكب ؛
- مجموعة من أقراص الاحتكاك المثبتة على كل عمود محور ؛
- أقراص فولاذية ، يتم تثبيت نتوءاتها في الجسم ؛
- يتم إدخال زنبرك فاصل بين التروس المخروطية لأعمدة المحور.
يتم تثبيت أقراص الصلب والاحتكاك (مماثلة لتلك المستخدمة في القابض) بالتناوب ، الأولى تدور مع الجسم ، والأخيرة مع المحاور. يتم وضع الترس المخروطي الشكل على شرائح المحور وهو قادر على تغيير مسافة معينة. يضغط الزنبرك على ترسين محوريين متعاكسين.
يحدث القفل التفاضلي الجزئي على النحو التالي:
- على جزء جاف مستقيم من الطريق ، تكون الأقمار الصناعية ثابتة ، والأقراص تدور بالنسبة لبعضها البعض.
- عندما يصطدم أحد الإطارات بمنطقة زلقة ، يبدأ الانزلاق. نظرًا للشكل المخروطي للأسنان ، ستبدأ التروس الموجودة على جانب العجلة المتوقفة في صد بعضها البعض.
- سوف يتحرك ترس المحور وضغط حزمة القرص. ستنشأ قوة احتكاك ، مما يجبر المحور على الدوران مع الجسم مباشرة من تجاوز "الكواكب" للأقمار الصناعية.
يقوم هذا الجهاز بضبط درجة الانسداد بشكل مستقل - فكلما كان الإطار أبطأ مع دوران جيد ، زاد ضغط الأقراص وتوفير المزيد من عزم الدوران.
Torsen التروس ذاتية القفل
يعتمد مبدأ تشغيل هذه الآليات على ميزة واحدة للزوج الدودي: الترس قادر على نقل الدوران إلى القمر الصناعي ، لكن الإجراء العكسي مستحيل. جميع التروس ، بما في ذلك الأقمار الصناعية ، مصنوعة على شكل أسطوانات ذات أسنان منحنية مقوسة. في المجموع ، تستخدم الآلية 3 أزواج من الأقمار الصناعية الدودية مثبتة حول تروس أعمدة المحور.
يعمل التفاضل الذاتي القفل على النحو التالي:
- أثناء الحركة المستقيمة ، تتصرف الأقمار الصناعية الدودية بشكل مشابه للأقمار الصناعية المخروطية - فهي لا تدور نفسها ، ولكنها تدور المحاور من الترس الرئيسي.
- عند الانعطاف ، سيزداد عدد دورات عمود المحور الواحد وسيعطي دورانًا لأزواج الأقمار الصناعية - ستبدأ الطاقة في التوزيع بطرق مختلفة.
- نظرًا لأن كل زوج من الأقمار الصناعية مترابط من خلال تروس تحفيز ، يتم استبعاد انزلاق عجلة واحدة. يمكن للمحور أن يدير قمره الصناعي الخاص ، والذي يقوم بتدوير القمر المجاور ، والذي لم يعد قادرًا على قلب المحور الثاني. يتم قفل الآلية تلقائيًا.
جهاز Torsen هو الأكثر موثوقية وتطورًا ، ولكنه مكلف للغاية ، لذلك يتم تثبيته على الأجهزة ذات التكوين الأقصى. يستخدم الباقي آليات يسهل الوصول إليها لزيادة الاحتكاك.
من بين عشاق القيادة الشديدة على الطرق الوعرة ، تُعرف أبسط طريقة لتجنب الانزلاق - قفل الترس التفاضلي الخلفي عن طريق اللحام. الأقمار الصناعية ملحومة بإحكام بالمحاور ودائمًا ما تكون ثابتة. صحيح أن هذه السيارات مصممة فقط للقيادة على الأرض والثلج - تشغيلها على الأسطح الصلبة أمر غير مريح ومكلف للغاية.
سيحتفل الترس التفاضلي كآلية للسيارات قريبًا بمرور قرنين على إنشائه ، لكن تصميمه ، على الرغم من تحسينه على مر السنين ، احتفظ بسماته الرئيسية. ما هو التفاضل وما هو الدور الذي يلعبه في السيارة؟
1. ما هو الفرق؟
التفاضل في السيارة عبارة عن آلية تسمح بنقل الطاقة ، وبالتالي الدوران من علبة التروس إلى العجلات ، وتقسيم تدفق هذه القوة إلى اثنتين ، لكل عجلة بمحور واحد ، مع إمكانية تغيير نسبة الطاقة المرسلة إليها ، وبالتالي ، السماح للعجلات بالدوران بسرعات مختلفة. ببساطة ، يقسم الترس التفاضلي 100٪ من الطاقة التي يوفرها صندوق التروس إلى دفقين لكل عجلة على نفس المحور ، ويمكن إعادة توزيع هذه التدفقات اعتمادًا على ظروف القيادة من 50:50 إلى 100: 0.
2. ما هو الفرق؟
الغرض الرئيسي من التفاضل هو توفير القدرة على تدوير العجلات على نفس المحور بسرعات مختلفة مع الحفاظ على التدفق المستمر لعزم الدوران. بالنسبة للسيارة ، يعد هذا مهمًا أولاً وقبل كل شيء عند الانعطاف: بعد كل شيء ، عند القيادة في قوس ، تغطي العجلات الموجودة على الجزء الخارجي من المنعطف مسارًا أطول من العجلات الموجودة في الداخل ، مما يعني أنه يجب عليها الدوران بسرعة أعلى للحفاظ على استقرار السيارة.
إذا كانت العجلات على المحور متصلة بشكل صارم ، فإن العجلة الداخلية سوف تنزلق في المنعطف. بالنسبة لسيارة الدفع الخلفي ، فإن هذا يزيد من خطر الانزلاق ، وبالنسبة لسيارة الدفع بالعجلات الأمامية ، فإنه يضعف بشكل جذري من التحكم والسيطرة في السيارة في الزاوية. وبالتالي ، فإن ضمان الدوران الحر والمستقل للعجلات على محور واحد مع الحفاظ على النقل المستمر لعزم الدوران من المحرك إليها كان أحد المهام الأساسية منذ إنشاء السيارة - وقد تم حل هذه المهمة بنجاح.
3. كيف يعمل التفاضل؟
التفاضل هو حالة خاصة لمعدات كوكبية. ماديًا ، عادةً ما تكون مجموعة من أربعة تروس ، يتم نقل الدوران إليها بواسطة الخامس - الترس المقود للمحرك الرئيسي ، جنبًا إلى جنب مع العلبة التفاضلية ، التي تعمل كحامل. الترس الرئيسي عبارة عن مجموعة من ترسين: يستقبل السيد الدوران من علبة التروس وينقله إلى العبد. ينقل الترس المتحرك للمحرك الرئيسي الدوران عبر الغلاف إلى التروس الساتلية ، وهي بدورها تتشابك مع التروس الشمسية المثبتة بشكل صارم على أعمدة محور القيادة للعجلات.
عندما تسير السيارة في خط مستقيم ، تكون تروس القمر الصناعي ثابتة وسرعة ترس القيادة النهائي هي نفسها سرعة تروس الشمس: تدور العجلات بنفس السرعة. في المقابل ، تبدأ تروس الأقمار الصناعية في الدوران ، مما يوفر فرقًا في سرعات تروس الشمس ، وبالتالي العجلات على الجانبين الخارجي والداخلي للدوران.
4. ما هي عيوب التفاضل؟
العيب الرئيسي للتفاضل هو في نفس الوقت ميزته الرئيسية - القدرة على نقل ما يصل إلى 100٪ من الطاقة إلى إحدى العجلات. بناءً على ذلك ، في الظروف التي لا تمتلك فيها إحدى العجلات قوة جر كافية مع السطح ، سيتم نقل الجزء الأكبر من الطاقة إليها. وبالتالي ، في بعض الأحيان ، حتى مع وجود عجلة واحدة على السطح مع قبضة كافية ، لا يمكن للسيارة التحرك.
للتخلص من هذه المشكلة ، تم تطوير تصميمات مختلفة - فوارق ذات مقاومة داخلية متزايدة (ما يسمى بالكتل الذاتية) وتفاضلات مع قفل إجباري ، يدوي أو آلي. اعتمادًا على التصميم والغرض ، يمكنهم إما تغيير إعادة توزيع تدفق الطاقة لصالح عجلة ذات جر جيد ، أو إغلاق الترس التفاضلي تمامًا ، مما يجبر العجلات على المحور على الدوران بنفس السرعة. سننظر في أنواع مختلفة من هذه الفروق في مواد منفصلة.
مرحبا ايها القراء! لنتحدث عن الآلية الموجودة وستكون في كل سيارة - التفاضل. ما هو التفاضل في السيارة ولماذا هو مطلوب؟ يعتبر التفاضل ضروريًا للتوزيع الأمثل لعزم الدوران عند الانعطاف والمناورة عندما تبدأ العجلات بالدوران بسرعات زاوية مختلفة.
التفاضل ، كما أفكر به ، يجب أن يُكتب بحروف كبيرة. إنها أول آلية تروس معقدة تم اختراعها في فجر صناعة السيارات. فهمه وتجربة فرحة عبقري بشري يمكنه حل مشكلة مهمة بسهولة ، ستقتنع بأنه في جوهره بسيط مثل خمسة كوبيك ، وما المشكلة التي حلها!
لا أحد يفكر فيه بشكل خاص الآن ، إنه كذلك - وهو كذلك ، ويجب أن يكون كذلك دائمًا. اعتدنا على ذلك. لكن بدونها لا توجد سيارة واحدة. هذا هو أهم عنصر إرسال!
أين يقع الفارق:
- على سيارة ذات دفع خلفي في مبيت المحور ، ويتم دمجها مع الترس الرئيسي ؛
- على الدفع بالعجلات الأمامية ، جنبًا إلى جنب أيضًا مع الترس الرئيسي ، وكقاعدة عامة ، في نفس علبة المرافق ؛
- عليها موجودة في الأمام والخلف ، ومدمجة مع التروس الرئيسية ؛
- وبالمثل ، في سيارات الدفع الرباعي على الطرق الوعرة ، وللتوزيع الأمثل لعزم الدوران على جميع العجلات ، يتم إضافة فرق ثالث وتركيبه بين المحاور في علبة النقل.
تسمى تلك التفاضلات التي تعمل على عجلات القيادة تفاضلات بين العجلات ، وتسمى التفاضلات التي توزع اللحظات بين محاور السيارة التفاضلات البينية.
يعتمد مبدأ تشغيل الترس التفاضلي على فكرة علبة التروس الكوكبية. اعتمادًا على استخدام نوع التروس ، تكون التفاضلات من الأنواع التالية: أسطواني ، مائل ، دودي.
التفاضل مخروطي الشكل ، كقاعدة عامة ، يستخدم في تفاضل المحور المتقاطع. الأسطواني منتشر على نطاق واسع ، بسبب بساطته البناءة ، في فروق المركز. يتم التعرف على الترس الدودي باعتباره عالميًا وأكثر هدوءًا في التشغيل ، على الرغم من أنه الأكثر صعوبة في التصنيع ، إلا أنه يُستخدم في كل من العجلة الداخلية والمحورية.
جهاز تفاضل السيارة
ضع في اعتبارك جهاز تفاضل السيارة. تشترك جميع التفاضلات في نفس المبدأ - مبدأ الترس الكوكبي. أي أن لديهم تروس نصف المحور وتعمل على طولهم ، التروس عبارة عن أقمار صناعية.
يستقبل الغلاف (الكأس التفاضلية) عزم الدوران من ترس القيادة النهائي ، عبر محاور التروس الصغيرة وتروس القمر الصناعي نفسها ، وينقلها إلى التروس الجانبية.
يمكن أن يكون هناك قمران أو أربعة أقمار صناعية في تفاضل مائل ، ويعتمد ذلك على قوة السيارة.
في التفاضلات المخروطية والتروس الدودية يوجد ضعف ذلك العدد بالضبط ، ويرجع ذلك إلى ميزات التصميم لهذا النوع من الفروق. يتم توزيع كل زوج من الأقمار الصناعية على ترس نصف المحور الخاص به.
تروس نصف المحور ، في الكواكب ، يطلق عليها أيضًا اسم الضوء "تروس الشمس" ، والتي تنقل بالفعل عزم الدوران إلى العجلات. يمكن أن يكون لتروس الجانب الأيسر والأيمن عدد مختلف من الأسنان ، وتسمى هذه الفروق غير المتماثلة. تحتوي الفروق غير المتماثلة أيضًا على أزواج من الأقمار الصناعية بعدد مختلف من الأسنان (انظر بعناية إلى التفاضل المخروطي في الرسم أعلاه).
على الرغم من عدم التناسق ، تعمل الفروق بنفس الطريقة التي تعمل بها الفروق المتماثلة ، وفكرة واحدة أو أخرى من المصممين حول تخطيط هذه الآليات ترجع فقط إلى اعتبارات الاكتناز وضرورة التصميم.
العملية التفاضلية
يتميز تشغيل الفارق المتقاطع بثلاثة أوضاع:
- الحركة في خط مستقيم
- العمل بالتناوب
- في طريق زلق.
عند القيادة للأمام مباشرة ، يتم توزيع القوى بالتساوي على كل عجلة ، وينتقل عزم الدوران عبر الجسم إلى الأقمار الصناعية. لا تدور الأقمار الصناعية على محاورها ، على التوالي ، تدور نصف المحاور بسرعات زاوية متساوية.
في المقابل ، يبدأ التفاضل في العمل ، أي لأداء العمل الذي تم إنشاؤه من أجله. تبدأ العجلة الداخلية في الركض على طول نصف قطر أصغر ، وتبدأ العجلة الخارجية في الجري بسرعة كبيرة ، وتبدأ السرعات الزاوية على التروس الجانبية في التغيير. تبدأ الأقمار الصناعية بالدوران حول محاورها ، مما يزيد من سرعة الترس الخارجي لعمود المحور الذي يعمل على طول نصف القطر الخارجي للعجلة ويقلل السرعة الزاوية للترس الداخلي ، وعمود المحور والعجلة التي تعمل على طول نصف القطر الداخلي.
تتوافق مجاميع سرعات دوران التروس الجانبية دائمًا مع سرعة الترس المُدار للمحرك النهائي. لذلك ، عند الدوران ، يكون الجر على العجلات هو نفسه دائمًا والعجلة الداخلية لا تنزلق أبدًا ، بشرط أن تلتصق العجلات بالطريق.
إذا دخلت السيارة في ظروف طريق زلق ، تبدأ العجلة ذات القبضة الأقل في الانزلاق ، وتدور بشكل أسرع ، وتتوقف العجلة ذات الثبات الأكبر على الطريق ببساطة عن الدوران ، وفي الواقع ، ستقف السيارة ببساطة ثابتة بعجلة دوارة واحدة. هذا هو ناقص التفاضل الذي يرجع إلى تصميمه.
يمكنك محاربة هذه الظاهرة ، وقد توصل المصممون إلى قفل تفاضلي. لكن المزيد عن ذلك في مقال آخر.
شكرآ لك على أهتمامك! انتقل إلى مقال آخر ، ستجد بالتأكيد الكثير من المعلومات المفيدة. ومشاركتها مع أصدقائك على الشبكات الاجتماعية.