O diferencial faz parte da transmissão - sistema que conecta o motor às rodas motrizes do carro. Este mecanismo está envolvido na transferência de forças rotacionais (torque) do motor para as rodas, mas sua principal função é garantir a rotação das rodas ao girar o carro em diferentes velocidades angulares.
Na ausência de diferencial, as rodas do carro giram na mesma velocidade nas curvas, o que leva ao deslizamento das rodas, que se move ao longo do diâmetro externo maior do arco de viragem. Este efeito tem um efeito extremamente negativo no manuseio do carro e leva ao rápido desgaste dos pneus.
Na indústria automotiva moderna, são utilizadas três opções para colocar uma caixa de diferencial em uma unidade de transmissão:
- em carros com tração traseira (tração traseira) - na área do eixo traseiro;
- em carros com tração dianteira - diretamente na própria caixa de câmbio;
- nos veículos com tração integral (4WD), o dispositivo diferencial pode estar localizado tanto na própria caixa de transferência quanto nas áreas de ambos os eixos.
Dispositivo diferencial
A base do projeto do dispositivo diferencial é uma caixa de engrenagens planetárias. Dependendo de quais engrenagens (engrenagens) são usadas para girar as rodas, o diferencial é dividido em três tipos diferentes:
- cônico;
- cilíndrico;
- minhoca.
A engrenagem cônica mais utilizada e, consequentemente, o diferencial cônico. É tradicionalmente montado entre os dois eixos dos veículos com tração integral, e não entre as rodas, como é possível com outros tipos.
Os principais elementos estruturais são iguais para todos os tipos de diferenciais, então vamos considerar a estrutura da montagem usando o exemplo de um mecanismo cônico.
O mecanismo diferencial do tipo cônico consiste nos seguintes elementos:
- redutor planetário;
- engrenagens com satélites;
- corpo do dispositivo.
Na gíria profissional para engenheiros automotivos e especialistas em centros de serviços, o caso de um dispositivo diferencial é chamado de “copo”. Seu principal objetivo é captar as forças rotacionais do motor e transferi-las através dos satélites para as engrenagens. A engrenagem acionada da engrenagem motriz é fixada na superfície do copo, e os eixos são montados dentro do copo, sobre os quais os satélites se movem. Aliás, são eles que realizam a embreagem do copo (corpo) e das engrenagens. Os veículos de passageiros tradicionalmente utilizam apenas um par de pinhão, enquanto os caminhões utilizam dois, pois é necessário transmitir um torque particularmente elevado.
Tendo recebido energia dos satélites, as engrenagens começam a se mover ao longo do eixo e transmitem o mesmo torque inalterado ao par de rodas motrizes. Como resultado, o veículo começa a se mover.
As engrenagens localizadas nos eixos podem ter número igual ou diferente de dentes (estrias). Se o número de dentes for igual, a engrenagem forma um diferencial simétrico - o torque é distribuído ao longo dos eixos em proporções iguais. Se o número de dentes não for igual, ocorre uma distribuição assimétrica de energia para as rodas, o que proporciona maior capacidade de cross-country em condições de estrada difíceis.
Funcionalidade Diferencial do Dispositivo
O diferencial simétrico pode operar em um dos três modos disponíveis.
O modo principal é dirigir na direção “reta”. Neste modo, as rodas encontram a mesma resistência à estrada e, consequentemente, recebem o mesmo torque.
Ao entrar em uma curva, o modo de operação do diferencial muda. Mesmo uma ligeira curva para a esquerda ou para a direita faz com que a roda interna experimente mais resistência do que a externa. Para amenizar esse defeito, a engrenagem interna desacelera e, com isso, faz com que os satélites se movam na outra direção, o que aumentará a amplitude de rotação da engrenagem lateral externa. Por causa disso, a velocidade angular de rotação das duas rodas motrizes muda, devido à qual é realizada uma entrada suave na curva.
O terceiro modo de operação do dispositivo diferencial é ativado ao dirigir no gelo ou outra superfície deslizante. Uma das rodas motrizes começa a apresentar resistência e a segunda não. O diferencial, nesses casos, faz com que a roda deslizante se mova na velocidade máxima e o fornecimento de torque à segunda roda seja suspenso. Após ultrapassar o obstáculo, é necessário equalizar a alimentação do rodado, o que pode exigir bloqueio do diferencial.
Segundo especialistas do Grupo Favorit Motors, hoje as principais montadoras europeias e americanas utilizam seus próprios desenvolvimentos na área de diferenciais. Por exemplo, os modelos de carros propostos Cadillac (sistema controlado), Chevrolet (diferencial Positraction) e Ford (mecanismos Equa-Lock e Traction-Lok) utilizam apenas seus modelos de mecanismos de distribuição na transmissão.
Tipos de diferenciais modernos
- Quaife (Quaife)
Este é um dos dispositivos estruturalmente mais simples, composto por um mecanismo de engrenagem planetária (em versão plana) e um circuito com satélites duplos, que se interligam durante o funcionamento. É utilizada uma embreagem helicoidal que, sob carga pesada, produz potência axial e a transfere para pares de satélites. Graças à rotação adicional da fileira desejada de satélites ao fazer curvas ou escorregar em uma superfície escorregadia, é possível frear uma roda e dar energia à outra.
O diferencial Quaife implica o uso de cinco pares de satélites ao mesmo tempo para máxima confiabilidade no engate dos dentes helicoidais entre si. Isto, por um lado, permite utilizar eficazmente o mecanismo nas condições de estrada mais difíceis. E, por outro lado, sugere que com o tempo haverá um desgaste extenso de toda a estrutura como um todo.
O tipo de mecanismo diferencial Quaife foi patenteado já em 1965. Hoje, é usado predominantemente em carros de corrida ou esportivos, bem como em alguns modelos de carros com tração dianteira.
- Torsen (Torsen)
Este é um tipo bastante antigo de dispositivo diferencial sem-fim, inventado na década de 1950. Até o momento, as montadoras usam três variedades melhoradas do diferencial Torsen, mas todas têm aproximadamente o mesmo princípio de operação. As engrenagens, localizadas nos semi-eixos dianteiros, formam o chamado par sem-fim com os satélites. Ao mesmo tempo, o que é significativo, cada eixo possui seus próprios satélites, que aos pares estão ligados em algumas posições aos satélites do outro eixo.
Ao avançar em linha reta, os pares de vermes ficam parados e, ao fazer uma curva, eles giram. A próxima rotação ao longo do eixo proporciona uma mudança no ângulo da roda durante voltas e mais voltas. O diferencial Torsen é considerado o mais potente e durável, funciona com cargas máximas e taxas de torque.
- Mecanismo de bloqueio de disco
Este tipo de dispositivo diferencial consiste em um mecanismo de engrenagem planetária simétrica, montado em engrenagens cônicas. As engrenagens possuem duas pequenas embreagens do mesmo formato e dois discos. Em parte, os discos podem aderir ao próprio copo do diferencial e, em parte, podem entrar em contato com a embreagem, que funciona quando exposta à engrenagem acionada.
A essência do bloqueio do diferencial é que, com o aumento da força mecânica nas engrenagens, surgem potências axiais secundárias. Forças adicionais tendem a separar as juntas entre as engrenagens. No momento em que conseguem, a velocidade de cada uma das rodas é equalizada devido ao fato das velocidades angulares adquirirem o mesmo valor.
O diferencial com trava de disco apareceu no final da década de 1930, mas após uma modernização significativa ainda é usado hoje - geralmente em SUVs e carros esportivos.
- Diferencial tipo came
O diferencial do came pode ter 2 versões. A primeira envolve a localização da embreagem de came entre as duas engrenagens acionadas. No mecanismo de came do segundo tipo, em princípio não há engrenagens - o anel separador é o transportador aqui, e os “crackers” (cunhas especiais) desempenham a função de satélite. As engrenagens acionadas neste caso são discos de came.
O princípio de design do diferencial de came do segundo tipo fica claro no diagrama abaixo, onde 1 é o corpo, 2 é o clipe, 3 é o cracker, 4 e 5 são as rodas dentadas laterais. Os "crackers" podem ser localizados horizontalmente (figura a) ou radialmente (figura b)
A essência do bloqueio do dispositivo diferencial é que assim que começa a ser observada uma diferença entre os ângulos de velocidade, a embreagem de came (ou discos de came - na segunda versão) bloqueia imediatamente o diferencial.
Os desenvolvimentos iniciais deste tipo de mecanismo surgiram na década de 1940. Nos veículos de passeio, esse tipo de diferencial praticamente não é utilizado hoje. O escopo principal do tipo came está na indústria automotiva militar.
- Acoplamento viscoso (acoplamento viscoso)
O diferencial possui estruturalmente um recipiente cheio de um líquido viscoso em um dos semieixos principais. Contém 2 blocos de disco, o primeiro dos quais está conectado ao rotor e o segundo ao outro semiaxial. Assim, quanto maior for a diferença no conjunto de velocidades entre as rodas, maior será a diferença na velocidade dos movimentos dos blocos de disco. Devido à rotação, a viscosidade do líquido aumenta.
Este é o projeto mais simples e ao mesmo tempo econômico de um dispositivo diferencial. Segundo especialistas do Grupo de Empresas Favorit Motors, o dispositivo é instalado principalmente em SUVs urbanos, uma vez que em condições off-road um acoplamento viscoso não pode fornecer a controlabilidade e manobrabilidade necessárias.
Dois tipos de bloqueio diferencial forçado
Os veículos modernos usam travas de diferencial manuais e eletrônicas. Cada um deles tem suas próprias vantagens. O bloqueio manual do mecanismo diferencial é realizado diretamente no habitáculo. Ao comando do motorista, as engrenagens giratórias tropeçam e as rodas começam a se mover no mesmo ritmo.
Este tipo é aplicável antes de superar vários tipos de obstáculos rodoviários na forma de neve profunda, lama, buracos ou deslizamentos. Depois de passar por seções difíceis, você pode desbloquear. Tradicionalmente, o bloqueio manual do dispositivo diferencial é utilizado em veículos todo-o-terreno e veículos todo-o-terreno.
Se o carro estiver equipado com o novo sistema TRC, a própria automação produz uma fechadura eletrônica. Caso uma das rodas motrizes comece a escorregar, ela será ligeiramente desacelerada pelo freio do carro. A comodidade desse tipo é inegável, mas nem sempre a fechadura liga na hora certa.
Independentemente do tipo de dispositivo diferencial instalado em seu carro, os especialistas da Favorit Motors podem oferecer diagnóstico e manutenção do carro, levando em consideração as características de design do mecanismo de travamento. Uma abordagem competente é combinada com a experiência dos mestres, e o custo dos serviços profissionais é considerado um dos mais atrativos de Moscou.
Os sintomas mais comuns de falha do diferencial são aumento de ruído, batidas e solavancos estranhos e aparecimento de vazamentos de óleo. Os mestres de serviço automotivo da Favorit Motors observam que é importante entrar em contato imediatamente com o centro técnico para eliminar problemas no funcionamento do dispositivo e evitar sua maior destruição. Por mais complexa que seja a avaria, os responsáveis do centro de assistência Favorit Motors possuem todo o equipamento de diagnóstico necessário e uma vasta experiência, o que lhes permite eliminar a avaria de forma rápida e eficiente. Os colaboradores passam regularmente por reciclagem nos centros de treinamento das montadoras, o que lhes permite realizar trabalhos de reparo e restauração de qualquer complexidade.