Mechanizm różnicowy jest częścią przekładni - układu łączącego silnik z kołami napędowymi samochodu. Mechanizm ten bierze udział w przenoszeniu sił obrotowych (momentu obrotowego) z silnika na koła, ale jego główną funkcją jest zapewnienie obracania się kół podczas obracania samochodu z różnymi prędkościami kątowymi.
W przypadku braku mechanizmu różnicowego koła samochodu obracają się z tą samą prędkością podczas pokonywania zakrętów, co prowadzi do poślizgu kół, który porusza się wzdłuż większej zewnętrznej średnicy łuku skrętu. Zjawisko to ma niezwykle negatywny wpływ na prowadzenie samochodu i prowadzi do szybkiego zużycia opon.
We współczesnym przemyśle motoryzacyjnym stosowane są trzy opcje umieszczenia skrzynki mechanizmu różnicowego w zespole transmisyjnym:
- w samochodach z napędem na tylne koła (napęd na tylne koła) - w okolicy tylnej osi;
- w samochodach z napędem na przednie koła - bezpośrednio w samej skrzyni biegów;
- w pojazdach z napędem na wszystkie koła (4WD) mechanizm różnicowy może być umieszczony zarówno w samej skrzyni rozdzielczej, jak iw obszarach obu osi.
Urządzenie różnicowe
Podstawą konstrukcji mechanizmu różnicowego jest przekładnia planetarna. W zależności od tego, które koła zębate (biegi) są używane do obracania kół, mechanizm różnicowy dzieli się na trzy różne typy:
- stożkowy;
- cylindryczny;
- robak.
Najczęściej stosowana przekładnia stożkowa i odpowiednio mechanizm różnicowy stożkowy. Tradycyjnie jest montowany między dwiema osiami pojazdów z napędem na wszystkie koła, a nie między kołami, jak to jest możliwe w przypadku innych typów.
Główne elementy konstrukcyjne są takie same dla wszystkich typów mechanizmów różnicowych, dlatego rozważmy strukturę zespołu na przykładzie mechanizmu stożkowego.
Mechanizm różnicowy typu stożkowego składa się z następujących elementów:
- reduktor planetarny;
- koła zębate z satelitami;
- korpus urządzenia.
W fachowym slangu inżynierów motoryzacyjnych i specjalistów z serwisów obudowa mechanizmu różnicowego nazywana jest „kubkiem”. Jego głównym celem jest przejmowanie sił obrotowych silnika i przenoszenie ich przez satelity na koła zębate. Napędzane koło zębate koła napędowego jest przymocowane do powierzchni kubka, a wewnątrz kubka zamontowane są osie, po których poruszają się satelity. W rzeczywistości to oni wykonują sprzęgło kielicha (korpusu) i kół zębatych. Pojazdy osobowe tradycyjnie używają tylko jednej pary zębników, podczas gdy ciężarówki używają dwóch, ponieważ jest to wymagane do przenoszenia szczególnie wysokiego momentu obrotowego.
Po otrzymaniu energii z satelitów koła zębate zaczynają poruszać się wzdłuż osi i przekazywać ten sam niezmieniony moment obrotowy na parę kół napędowych. W rezultacie pojazd zaczyna się poruszać.
Koła zębate umieszczone na osiach mogą mieć taką samą lub różną liczbę zębów (wypustów). Jeśli liczba zębów jest równa, wówczas koło zębate tworzy symetryczny mechanizm różnicowy - moment obrotowy rozkłada się wzdłuż osi w równych proporcjach. Jeśli liczba zębów nie jest równa, następuje asymetryczny rozkład energii na koła, co zapewnia zwiększoną zdolność do jazdy w terenie w trudnych warunkach drogowych.
Funkcjonalność urządzenia różnicowego
Symetryczny mechanizm różnicowy może pracować w jednym z trzech dostępnych trybów.
Głównym trybem jest jazda w kierunku „na wprost”. W tym trybie koła napotykają ten sam opór na drodze i odpowiednio otrzymują ten sam moment obrotowy.
Podczas wchodzenia w zakręt zmienia się tryb działania mechanizmu różnicowego. Nawet lekki obrót w lewo lub w prawo powoduje, że koło wewnętrzne napotyka większy opór niż zewnętrzne. Aby wygładzić tę wadę, wewnętrzne koło zębate zwalnia, a tym samym powoduje ruch satelitów w innym kierunku, co zwiększy amplitudę obrotu zewnętrznego bocznego koła zębatego. Z tego powodu zmienia się prędkość kątowa obrotu dwóch kół napędowych, dzięki czemu odbywa się płynne wejście w zakręt.
Trzeci tryb działania mechanizmu różnicowego jest aktywowany podczas jazdy po lodzie lub innej powierzchni ślizgowej. Jedno z kół napędowych zaczyna odczuwać opór, a drugie nie. Mechanizm różnicowy w takich przypadkach powoduje, że ślizgające się koło porusza się z maksymalną prędkością, a doprowadzenie momentu obrotowego do drugiego koła zostaje wstrzymane. Po minięciu przeszkody konieczne jest wyrównanie zasilania zestawu kołowego, co może wymagać blokady mechanizmu różnicowego.
Według ekspertów z Favorit Motors Group, dziś najwięksi europejscy i amerykańscy producenci samochodów wykorzystują własne osiągnięcia w dziedzinie dyferencjałów. Na przykład proponowane modele samochodów Cadillac (System kontrolowany), Chevrolet (Positraction dyferencjał) i Ford (mechanizmy Equa-Lock i Traction-Lok) wykorzystują tylko swoje modele mechanizmów dystrybucji w skrzyni biegów.
Rodzaje współczesnych dyferencjałów
- Quaife (Quaife)
Jest to jedno z najprostszych konstrukcyjnie urządzeń, które składa się z mechanizmu przekładni planetarnej (w wersji płaskiej) oraz obwodu z podwójnymi satelitami, które podczas pracy zazębiają się ze sobą. Zastosowano sprzęgło śrubowe, które pod dużym obciążeniem wytwarza moc osiową i przekazuje ją do par satelitów. Dzięki dodatkowemu obracaniu pożądanego rzędu satelitów podczas pokonywania zakrętów lub poślizgu na śliskiej nawierzchni, możliwe jest uzyskanie hamowania jednego koła i przekazanie energii drugiemu.
Mechanizm różnicowy Quaife oznacza użycie pięciu par satelitów jednocześnie w celu uzyskania maksymalnej niezawodności połączenia śrubowych zębów ze sobą. To z jednej strony pozwala na efektywne wykorzystanie mechanizmu w najtrudniejszych warunkach drogowych. Z drugiej strony sugeruje to, że z biegiem czasu nastąpi intensywne zużycie całej konstrukcji jako całości.
Mechanizm różnicowy typu Quaife został opatentowany już w 1965 roku. Obecnie jest stosowany głównie w samochodach wyścigowych lub sportowych, a także w niektórych modelach samochodów z napędem na przednie koła.
- Torsen (Torsen)
Jest to dość stary typ ślimakowego mechanizmu różnicowego, został wynaleziony w latach pięćdziesiątych XX wieku. Do tej pory producenci samochodów stosują 3 ulepszone odmiany mechanizmu różnicowego Torsen, ale wszystkie mają w przybliżeniu tę samą zasadę działania. Koła zębate, które znajdują się na półosiach prowadzących, tworzą tzw. parę ślimakową z satelitami. Jednocześnie, co jest znamienne, każda oś ma swoje własne satelity, które parami połączone są w niektórych pozycjach z satelitami drugiej osi.
Podczas ruchu do przodu w linii prostej pary ślimaków znajdują się w pozycji zatrzymanej, a podczas ruchu w zakręcie obracają się. Kolejny obrót wzdłuż osi zapewnia zmianę kąta koła podczas zakrętów i zakrętów. Mechanizm różnicowy Torsen jest uważany za najmocniejszy i najtrwalszy, działa przy maksymalnym stosunku obciążenia i momentu obrotowego.
- Mechanizm blokady dysku
Ten typ mechanizmu różnicowego składa się z symetrycznego mechanizmu przekładni planetarnej, który jest zamontowany na stożkowych kołach zębatych. Koła zębate mają dwa małe sprzęgła o tym samym kształcie i dwie tarcze. Częściowo tarcze mogą przylegać do samego kubka mechanizmu różnicowego, a częściowo mogą wchodzić w kontakt ze sprzęgłem, które działa pod wpływem napędzanego koła zębatego.
Istotą blokady mechanizmu różnicowego jest to, że wraz ze wzrostem siły mechanicznej działającej na koła zębate pojawiają się wtórne siły osiowe. Dodatkowe siły mają tendencję do rozdzielania połączeń między kołami zębatymi. W momencie, gdy im się to uda, prędkość każdego z kół zostaje wyrównana, ponieważ prędkości kątowe przybierają taką samą wartość.
Mechanizm różnicowy z blokadą tarczową pojawił się pod koniec lat 30. XX wieku, ale po znacznej modernizacji jest nadal używany - zwykle w SUV-ach i samochodach sportowych.
- Mechanizm różnicowy typu krzywkowego
Mechanizm różnicowy krzywki może mieć 2 wersje. Pierwszy dotyczy umiejscowienia sprzęgła krzywkowego pomiędzy dwoma napędzanymi kołami zębatymi. W mechanizmie krzywkowym drugiego typu w zasadzie nie ma kół zębatych - pierścień separatora jest tutaj nośnikiem, a „krakersy” (specjalne kliny) pełnią funkcję satelity. Napędzanymi kołami zębatymi są w tym przypadku tarcze krzywkowe.
Zasada konstrukcji mechanizmu różnicowego krzywki drugiego typu jest jasna na poniższym schemacie, gdzie 1 to korpus, 2 to zacisk, 3 to krakers, 4 i 5 to boczne koła zębate. „Crackers” mogą być umieszczone poziomo (rysunek a) lub promieniście (rysunek b)
Istota blokowania mechanizmu różnicowego polega na tym, że gdy tylko zacznie się zauważać różnicę między kątami prędkości, sprzęgło krzywkowe (lub tarcze krzywkowe - w drugiej wersji) natychmiast blokuje mechanizm różnicowy.
Początkowy rozwój tego typu mechanizmu pojawił się w latach czterdziestych XX wieku. W samochodach osobowych ten typ mechanizmu różnicowego praktycznie nie jest dziś stosowany. Główny zakres tego typu krzywek znajduje się w wojskowym przemyśle motoryzacyjnym.
- Sprzęgło lepkie (sprzęgło lepkie)
Mechanizm różnicowy konstrukcyjnie ma zbiornik wypełniony lepką cieczą na jednej z wiodących półosi. Zawiera 2 bloki dysków, z których pierwszy jest podłączony do wirnika, a drugi do drugiego półosiowego. Odpowiednio, im większa różnica w zestawie prędkości między kołami, tym większa będzie różnica w prędkości ruchów bloków tarczy. Z powodu rotacji lepkość cieczy wzrasta.
Jest to najprostszy i jednocześnie budżetowy projekt urządzenia różnicowego. Według ekspertów z Favorit Motors Group of Companies, urządzenie jest instalowane głównie w miejskich SUV-ach, ponieważ w warunkach terenowych sprzęgło wiskotyczne nie może zapewnić wymaganej sterowności i zwrotności.
Dwa rodzaje wymuszonej blokady mechanizmu różnicowego
W nowoczesnych pojazdach stosowane są zarówno ręczne, jak i elektroniczne blokady mechanizmu różnicowego. Każdy z nich ma swoje zalety. Ręczne blokowanie mechanizmu różnicowego odbywa się bezpośrednio z kabiny pasażerskiej. Na polecenie kierowcy obracające się koła zębate potykają się, a koła zaczynają poruszać się w tym samym tempie.
Ten typ ma zastosowanie przed pokonywaniem różnego rodzaju przeszkód drogowych w postaci głębokiego śniegu, błota, dołów czy zjeżdżalni. Po przejściu trudnych odcinków można odblokować. Tradycyjnie ręczne blokowanie mechanizmu różnicowego jest stosowane w pojazdach terenowych i terenowych.
Jeśli samochód jest wyposażony w nowy system TRC, wówczas sama automatyka wytwarza zamek elektroniczny. W przypadku, gdy jedno z kół napędowych zacznie się ślizgać, zostanie ono nieznacznie spowolnione przez hamulec samochodu. Wygoda tego typu jest niezaprzeczalna, jednak nie zawsze zamek włączy się we właściwym czasie.
Niezależnie od tego, jaki typ mechanizmu różnicowego jest zainstalowany w Twoim samochodzie, specjaliści Favorit Motors mogą zaoferować diagnostykę i konserwację samochodu, biorąc pod uwagę cechy konstrukcyjne mechanizmu blokującego. Kompetentne podejście łączy się z doświadczeniem mistrzów, a koszt profesjonalnych usług jest uważany za jeden z najbardziej atrakcyjnych w Moskwie.
Najczęstsze objawy awarii mechanizmu różnicowego to zwiększony hałas, obce uderzenia i uderzenia oraz pojawienie się wycieków oleju. Mistrzowie serwisu samochodowego Favorit Motors zauważają, że ważne jest, aby natychmiast skontaktować się z centrum technicznym, aby wyeliminować problemy w działaniu urządzenia i uniknąć jego dalszego niszczenia. Bez względu na to, jak złożona jest awaria, mistrzowie centrum serwisowego Favorit Motors mają cały niezbędny sprzęt diagnostyczny i ogromne doświadczenie, co pozwala im szybko i skutecznie wyeliminować awarię. Pracownicy regularnie przechodzą przekwalifikowanie w ośrodkach szkoleniowych producentów samochodów, co pozwala im wykonywać prace naprawcze i renowacyjne o dowolnej złożoności.