O termo “bloqueio do diferencial”, ou “diferencial autotravante” (autobloqueio), tem sido ouvido por muitos motoristas, mas poucos sabem como é esse processo na prática. E se as montadoras anteriores equipavam principalmente SUVs com essa “opção”, agora ela também pode ser encontrada em um carro bastante urbano. Além disso, muitas vezes os proprietários de carros não equipados com autoblocos, tendo entendido os benefícios que eles trazem, instalam-nos por conta própria.
Mas antes de entender como funciona um diferencial autotravante, você precisa entender como ele funciona sem travamento.
O que é um diferencial
O diferencial (diff) pode ser considerado um dos principais elementos do projeto da transmissão de um carro. Com sua ajuda ocorre a transmissão, alteração e distribuição do torque produzido pelo motor entre um par de consumidores: rodas localizadas no mesmo eixo da máquina ou entre seus eixos. Além disso, a força do fluxo de energia distribuída, se necessário, pode ser diferente, o que significa que a velocidade de rotação das rodas é diferente.
Na transmissão de um carro, um diferencial pode ser instalado: na caixa da caixa de câmbio e na caixa de transferência, dependendo do(s) dispositivo(s) de acionamento.
Aqueles diferenciais que são instalados na ponte ou na caixa de câmbio são chamados de entre-rodas, e que ficam localizados entre os eixos do carro, respectivamente - entre-eixos.
Objetivo do diferencial
Como você sabe, um carro realiza diversas manobras durante a condução: curvas, mudanças de faixa, ultrapassagens, etc. Além disso, o pavimento pode conter solavancos, o que significa que as rodas do carro, dependendo da situação, podem ao mesmo tempo percorrer distâncias diferentes. Portanto, por exemplo, ao girar, se a velocidade de rotação das rodas do eixo for a mesma, uma delas inevitavelmente começará a escorregar, o que levará ao desgaste acelerado dos pneus. Mas isso não é o pior. Muito pior é que a dirigibilidade do veículo é significativamente reduzida.
Para resolver esses problemas, eles criaram um diferencial - mecanismo que vai redistribuir a energia vinda do motor entre os eixos do carro de acordo com a quantidade de resistência ao rolamento: quanto menor for, maior será a velocidade da roda, e vice-versa.
Mecanismo diferencial
Até o momento, existem muitas variedades de diferenças e seu dispositivo é bastante complexo. Porém, o princípio de funcionamento é geralmente o mesmo, por isso será mais fácil entender o tipo mais simples - um diferencial aberto, que consiste nos seguintes elementos:
- Engrenagens montadas em semi-eixos.
- Engrenagem acionada (coroa), em forma de cone truncado.
- Engrenagem motriz montada na extremidade do eixo motriz que, junto com a coroa, forma a engrenagem principal. Como a engrenagem acionada é maior que a engrenagem motriz, esta terá que dar várias voltas em torno de seu eixo antes que a coroa execute apenas uma. Portanto, são esses dois elementos do diferencial que reduzem a quantidade de energia (velocidade) que eventualmente chega às rodas.
- Os satélites que se formam desempenham um papel fundamental em proporcionar a diferença necessária na velocidade de rotação das rodas.
- Corpo.
Como funciona o diferencial
Durante o movimento retilíneo do carro, seus semi-eixos e, portanto, as rodas, giram na mesma velocidade que o eixo de transmissão com sua engrenagem helicoidal. Mas durante a curva, a carga nas rodas fica diferente (uma delas tenta girar mais rápido), e por conta dessa diferença os satélites são liberados. Agora a energia do motor passa por eles e, como um par de satélites são duas engrenagens separadas e independentes, uma velocidade de rotação diferente é transmitida aos semi-eixos. Assim, a potência gerada pelo motor é distribuída entre as rodas, mas de forma desigual e dependendo da carga que atua sobre elas: o que se move ao longo do raio externo experimenta menos resistência ao rolamento, então o diferencial transfere mais energia para ele, girando mais rápido.
Não há diferença no funcionamento do diferencial central e do diferencial entre rodas: o princípio de funcionamento é semelhante, apenas no primeiro caso o torque distribuído é direcionado para os eixos do veículo, e no segundo - para suas rodas localizadas no mesmo eixo.
A necessidade de um diferencial central torna-se especialmente perceptível durante o movimento da máquina em terrenos acidentados, quando seu peso pressiona um eixo mais baixo que o outro, por exemplo, em uma subida ou descida.
Problema diferencial
Embora o diferencial certamente desempenhe um papel importante no design do carro, seu funcionamento às vezes cria problemas para o motorista. A saber: quando uma das rodas está em um trecho escorregadio da estrada (lama, gelo ou neve), a outra, localizada em solo mais duro, começa a sofrer um aumento de carga, o diferencial tenta consertar isso, redireciona a energia do motor para a roda deslizante. Assim, verifica-se que ele recebe rotação máxima, enquanto o outro, que segura firmemente o solo, simplesmente permanece imóvel.
Foi justamente para resolver esses problemas que foi inventado o bloqueio (desativação) do diferencial.
O princípio do bloqueio e seus tipos
Tendo entendido o princípio do diferencial, podemos concluir que se você bloqueá-lo, o torque aumentará na roda ou eixo que tiver melhor aderência. Isso pode ser feito conectando seu corpo a um dos dois semieixos ou interrompendo a rotação dos satélites.
O bloqueio pode ser completo - quando as peças do diferencial estão rigidamente conectadas. É realizado, via de regra, com o auxílio de uma embreagem de came e é controlado pelo motorista por meio de um acionamento especial da cabine do carro. Ou pode ser parcial, caso em que apenas uma força limitada é transmitida às rodas - é assim que funciona um diferencial autotravante, que não requer intervenção humana.
Como funciona um diferencial autotravante?
O diferencial autotravante, na verdade, é um compromisso entre o bloco completo e o diferencial livre e permite reduzir o deslizamento das rodas do carro em caso de diferença no coeficiente de tração entre elas. Assim, a capacidade de cross-country, o manuseio off-road, bem como a dinâmica de aceleração do veículo aumentam significativamente, independentemente da qualidade da estrada.
O autobloqueio elimina o bloqueio total das rodas, o que protege os semi-eixos de cargas críticas que podem ocorrer em diferenciais com desengate forçado.
O bloqueio dos semieixos é removido automaticamente se a velocidade de rotação das rodas for nivelada durante o movimento retilíneo.
Os tipos mais comuns de autobloqueio
Um disco autoblocante é um conjunto de discos de fricção (fricção) instalados entre o corpo do diferencial e a engrenagem do eixo.
Não é difícil entender como funciona um diferencial com tal bloco: enquanto o carro está andando em linha reta, o corpo do diferencial e os dois semi-eixos giram juntos, assim que há uma diferença nas velocidades de rotação (a roda bateu área escorregadia), ocorre atrito entre os discos, reduzindo-o. Ou seja, uma roda deixada em solo duro continuará girando, em vez de parar, como no caso de um diferencial livre.
Um acoplamento viscoso, ou então um acoplamento viscoso, como o diferencial anterior, contém dois pacotes de discos, só que desta vez perfurados, instalados entre si com um pequeno vão. Uma parte dos discos tem embreagem com o corpo e a outra com o eixo de transmissão.
Os discos são colocados em um recipiente cheio de líquido organossilício que, quando girado uniformemente, permanece inalterado. Assim que houver diferença de velocidade entre as embalagens, o líquido começa a engrossar rápida e fortemente. Existe resistência entre as superfícies perfuradas. Uma embalagem excessivamente destorcida é assim desacelerada e a velocidade de rotação é nivelada.
Autobloqueio dentado (parafuso, sem-fim). Seu trabalho é baseado na capacidade do par sem-fim de calçar e, assim, bloquear os semi-eixos quando ocorre uma diferença de torque neles.
Autobloqueio da câmera. Para entender como funciona esse tipo de diferencial, basta imaginar um diferencial aberto, no qual são instalados pares de engrenagens (cam) em vez de um mecanismo de engrenagem planetária. Os cames giram (saltam) quando as velocidades de rotação das rodas são quase as mesmas e ficam rigidamente bloqueados (presos) assim que um deles começa a escorregar.
Não há diferença no funcionamento do bloqueio do diferencial central e do diferencial entre rodas - o princípio de funcionamento é o mesmo, as diferenças estão apenas nos pontos finais: no primeiro caso - dois eixos, no segundo - duas rodas montadas no mesmo eixo.
“Niva” nacional e seus diferenciais
Na linha de VAZs domésticos, o Niva ocupa um lugar especial: ao contrário de seus “parentes” na esteira, este carro está equipado com tração nas quatro rodas não comutável.
Na transmissão do SUV VAZ, são instalados três diferenciais: entre rodas - em cada eixo, e entre eixos - na caixa de transferência. Apesar desse número, você não precisará descobrir como funcionam os diferenciais no Niva novamente. Tudo é exatamente igual ao descrito acima. Ou seja, durante o movimento retilíneo da máquina, desde que não haja deslizamento das rodas, a força de tração entre elas é distribuída uniformemente e tem o mesmo valor. Quando uma das rodas começa a escorregar, toda a energia do motor, passando pelos diferenciais, é direcionada para esta roda.
Bloqueio diferencial Niva
Antes de falar sobre como funciona o bloqueio do diferencial do Niva, um ponto deve ser destacado, a saber, esclarecer a finalidade da (pequena) alça frontal da caixa de transferência.
Alguns motoristas acreditam que com sua ajuda a tração dianteira é ligada no carro - não é assim: tanto a tração dianteira quanto a traseira do Niva estão sempre engatadas, e essa alavanca controla o diferencial da caixa de transferência. Ou seja, enquanto estiver na posição “forward”, o diff funciona no modo normal, e quando está “back”, desliga.
E agora diretamente sobre a trava: quando o diferencial é desligado, os eixos da caixa de transferência são fechados entre si pela embreagem, equalizando à força a velocidade de sua rotação, ou seja, a velocidade total das rodas do eixo dianteiro é igual à velocidade total do eixo traseiro. A distribuição do impulso ocorre na direção de maior resistência. Digamos que a roda traseira esteja escorregando, se você ligar a trava a força de tração irá para o eixo dianteiro, cujas rodas vão esticar o carro, mas se a roda dianteira também escorregar junto com a roda traseira, então o Niva não sairá sozinho.
Para evitar que isso aconteça, os motoristas instalam autobloqueios nas pontes que ajudarão a retirar um carro preso. Até o momento, o mais popular entre os proprietários do Niva é o diferencial Nesterov.
Samoblok Nesterov
É no funcionamento do diferencial Nesterov que está o segredo de sua popularidade.
O desenho do diferencial permite não só ajustar de forma ideal as rodas do carro nas manobras, mas também em caso de escorregamento ou suspensão da roda, o dispositivo fornece-lhe uma quantidade mínima de energia do motor. Além disso, a reação do autobloqueio a uma mudança na situação do trânsito é quase instantânea. Além disso, o diferencial Nesterov melhora significativamente o manuseio do carro mesmo em curvas escorregadias, aumenta a estabilidade direcional, aumenta a dinâmica de aceleração (especialmente no inverno) e reduz o consumo de combustível. E a instalação do dispositivo não requer nenhuma alteração no design da transmissão e é instalada da mesma forma que um diferencial clássico.
O diferencial não encontrou aplicação apenas na tecnologia automotiva, mas se mostrou muito útil em tratores de passeio, facilitando muito a vida de seus proprietários.
Diferencial para trator de passeio
O trator de passeio é uma unidade bastante pesada, e é preciso muito esforço para simplesmente girá-lo e, com uma velocidade angular de rotação das rodas não regulamentada, isso se torna ainda mais difícil. Portanto, os proprietários dessas máquinas, caso os diferenciais não tenham sido originalmente previstos no projeto, adquirem-nos e instalam-nos por conta própria.
Como funciona um diferencial de motobloco? Na verdade, ele apenas proporciona uma virada fácil do carro, parando uma das rodas.
A sua outra função, de forma alguma ligada à redistribuição de potência, é o aumento da distância entre eixos. O desenho do diferencial prevê sua utilização como extensão do eixo, o que torna o trator de passeio mais manobrável e resistente a tombamento, principalmente nas curvas.
Em suma, o diferencial é algo muito útil e insubstituível, e seu bloqueio aumenta significativamente a capacidade de cross-country do carro.