Bir arabadaki diferansiyel, aşağıdaki üç görevi yerine getirmek için çalışır:
- Diferansiyel, motorun gücünü arabanın tekerleklerine aktarır.
- Tekerleklerin devir sayısını azaltmada son adımı atar (bu tür ilk adımı şanzımanın attığını hatırlıyoruz) ve dolayısıyla aynı tahrik tekerleklerine iletilen torku arttırır.
- Gücü tahrik tekerleklerine aktararak (aynı aksta her zaman çift sayıda tekerlek: ya iki ya da dört tekerlek), diferansiyel, her birinin farklı hızlarda dönmesine izin verir (diferansiyelin adını tam olarak buradan alır).
Bu yazımızda aracınızın neden farklı tekerlek hızlarına ihtiyaç duyduğunu, bunun nasıl sağlandığını, diferansiyelin ne olduğunu, diferansiyelin nasıl çalıştığını ve başlıca dezavantajlarının neler olduğunu öğreneceksiniz. Ayrıca birkaç türüne de bakacağız.
Diferansiyel ne için?
Araba tekerlekleri, özellikle dönerken farklı hızlarda döner. Aşağıdaki animasyonda araba dönerken her tekerleğin çok farklı bir mesafe kat ettiğini ve iç tekerleklerin dış tekerleklere göre çok daha kısa mesafe kat ettiğini görebilirsiniz. Hız, mesafenin o mesafeyi kat etmek için gereken zamana bölünmesine eşit olduğu için, daha kısa mesafeyi kat eden tekerleklerin daha düşük bir hızda döndüğü ortaya çıkar: böylece sola dönerken sol tekerlekler daha yavaş döner. doğru olanlar ve tersi. Ön tekerleklerin arka tekerleklerin hareket mesafesinden farklı bir mesafe kat ettiğine de dikkat edilmelidir.
Animasyonu izlemek için tıklayın
İster arka tekerleklerde ister ön tekerleklerde olsun, tekerleklerin yalnızca bir aksında tahrik bulunan araçlar için, ön tekerleklerin arkaya dönüşündeki fark sorun değildir. Aralarında bağlantı yoktur, bu nedenle bağımsız olarak dönerler. Ancak tahrik tekerlekleri birbirine bağlıdır, böylece bir motor ve şanzıman, farklı dönüş hızlarındayken her iki tekerleği de tahrik etmelidir. Ama ya sadece bir motorumuz varsa ?! Aracınızda bir diferansiyel yoksa, tekerlekler aynı hızda dönmeye zorlanarak birbirine kilitlenmelidir. Bu, viraj manevralarını - küçük açılarda bile - zorlaştırır: bu tür arabalarda, dönebilmek için, lastiklerden birinin kayması veya diğerinin dönmesi gerekir. Ve modern lastikler ve asfalt yollarla, bu çok fazla çaba gerektirecektir. Bu kuvvetin aks üzerinden bir tekerlekten diğerine iletilmesi gerekecek ve böylece aks bileşenlerine çok ağır bir yük binecektir.
Diferansiyelin kusursuz bir şekilde başa çıktığı bu problemdir.
Diferansiyel nedir?
Diferansiyel motor torkunu çıkışlarla birlikte iki yola bölerek her bir çıkışın farklı bir hızda dönmesini sağlayan bir cihazdır.
Diferansiyel, tüm modern araba ve kamyonların yanı sıra birçok dört tekerlekten çekişli araçta mevcuttur. Ayrıca, tüm dört tekerlekten çekişli arabaların aynı aks üzerindeki her bir tahrik tekerleği seti arasında bir diferansiyele sahip olması gerekir ve ek olarak, ön ve arka tekerlek çiftleri arasında bir diferansiyele ihtiyaçları vardır (makalenin başlangıcını unutmayın - çünkü ön Araç düz bir çizgiden farklı bir yönde hareket ederken tekerlekler arka tekerleklerden farklı olarak farklı bir mesafe kat eder?).
Bununla birlikte, bazı 4WD araçlarda ön ve arka tekerlekler arasında bir diferansiyel yoktur ve bunun yerine, ön ve arka tekerleklerin aynı hızda dönmesi için bu tekerlek çiftleri sıkıca bağlanmıştır. Bu nedenle üreticiler, bu tür arabalarda dört tekerlekten çekiş modunda sert yüzeylerde sürüş yapılmasını önermez, sadece arazide çalıştırmayı önerir.
Şimdi, araba sürücüsünün türüne bağlı olarak, diferansiyelin genellikle arabada nerede olduğunu bulalım:
Diferansiyel nasıl çalışır?
Adı verilen en basit diferansiyel türüyle başlayacağız. açık diferansiyel. Ama önce bazı terimleri öğrenmemiz gerekiyor - aşağıdaki şekle bakın, burada diferansiyel işlemin ana bileşenlerini bulacaksınız:
Böylece, diferansiyel aşağıdaki ana parçalardan oluşur:
- Tahrik mili - torku iletir ve şanzımandan diferansiyelin başlangıcına yönlendirir
- Tahrik mili tahrik dişlisi, diferansiyel mekanizma ile birleştirmek için kullanılan küçük koni şeklinde bir sarmal dişlidir.
- Çevre dişlisi, tahrik dişlisi tarafından tahrik edilen (dönen) yine bir koni şeklindeki tahrik dişlisidir. Birlikte alınan tahrik ve tahrik dişlilerine denir. son sürüş ve sonunda tekerleklere ulaşacak olan dönme hızındaki azalmanın son aşaması olarak hizmet edenler onlardır (çember dişli her zaman tahrik dişlisinden daha küçüktür, bu da tahrik dişlisinin çok daha fazla devir yapması gerektiği anlamına gelir) tahrik edilen dişli ise kendi etrafında yalnızca bir devir yapar).
- Aks dişlileri, dönüşü tahrik milinden tekerleklere aktarma yolundaki son dişlilerdir.
- Uydular, dönerken tekerlek dönüşündeki farkı sağlamada kilit rol oynayan bir gezegen mekanizmasıdır.
- Yarım miller - diferansiyelden doğrudan tekerleklere giden miller.
Ve şimdi diferansiyelin nasıl çalıştığına dair anahtar ve en önemli anlayışa geçelim ve aşağıdaki animasyonlara bakalım, açık bir diferansiyelin yukarıdaki bileşenleri iki durumda nasıl çalışıyor:
- Araba düz giderken.
- Araba dönerken.
Kendiniz görün - her şey oldukça basit:
Diferansiyelin bir dönüş sırasında nasıl çalıştığını görmek için "Dönüş" düğmesine ve düz bir çizgi boyunca bileşenlerinin nasıl hareket ettiğini görmek için "Düz gidiyor" düğmesine tıklayın.
Gördüğümüz gibi, arabamızda düz gittiğimizde aslında tüm diferansiyel mekanizma aynı hızda dönüyor: giriş milinin dönme hızı, aks millerinin dönme hızına ve buna bağlı olarak dönme hızına eşittir. tekerleklerin. Ancak direksiyon simidini biraz çevirir çevirmez durum değişir ve tekerlekler üzerindeki yük farkından dolayı kilidi açılan uydular artık ana rollerini üstlenirler (bir tekerlek dönmeye çalıştığında, daha hızlı döner) ve motordan gelen tüm güç artık onlardan geçiyor. Ve iki uydunun iki bağımsız dişli olması nedeniyle, yarı eksenlere farklı dönüş hızları ilettikleri, sanki onu çatallıyormuş gibi, ancak tüm gücü eşit olarak bölmedikleri, ancak en fazla gücü tekerleğe aktardıkları ortaya çıktı. arabanın dönüş süresinde dış kenar boyunca hareket eden ve buna bağlı olarak onu daha fazla döndüren (devir sayısını artıran). Ve iletilen güçteki fark, araba ne kadar güçlü, daha dik dönerse (daha doğrusu, bu arabanın dönüş yarıçapı o kadar küçük olur).
Diferansiyelin ana dezavantajı nedir?
Açık bir diferansiyel, tahrik tekerleklerinden biri tüm torku aldığında, %100 / %0 oranı da dahil olmak üzere hemen hemen her oranda dönüşü bir veya başka bir tekerleğe aktarır. Aynı zamanda, bu tür bir dönüşün tekerlekler arasında dağılımı, bu tekerlekler üzerindeki (ve onlarla birlikte aks mili üzerindeki) yük değiştiğinde - yani, bir dönüşte daha düşük yüke sahip bir tekerlek daha fazla dönüş aldığında gerçekleşir. Ancak burada, belirli koşullar altında, yani her iki tahrik tekerleği de çamurda, karda veya buzda olduğunda ve araba kaymaya başladığında ortaya çıkan önemli bir dezavantaj yatıyor - bu durumda, daha az tutuşa sahip olan tekerlek aslan payını alacak. rotasyon. Basitçe söylemek gerekirse, örneğin karda sıkışıp kalırsanız, "göbeğinizin üzerinde" oturursanız - bir tekerlek kar yüzeyiyle temas ettiğinde ve ikincisi havada asılı kaldığında, o zaman sadece o tekerlek güç alır ağırlıktaki diferansiyelin aks milleri boyunca uygun dağılımı nedeniyle ve havada çaresizce dönecek olan odur. Bu sorun özellikle SUV'ler ve arazi araçları için şiddetlidir.
Ne tür diferansiyeller var?
Bu sorunların çözümü ise sınırlı kaymalı diferansiyel(LSD, aynı zamanda sınırlı kaymalı diferansiyel). Sınırlı kaymalı diferansiyeller, farklı sürüş koşullarında uygun diferansiyel eylemi sağlamak için farklı mekanizmalar kullanır. Tekerlek kaydığında, bu diferansiyel kaymaz tekerleğe daha fazla tork aktarılmasını sağlar.
SUV'lerde ve arazi araçlarında, manuel olarak devre dışı bırakılan diferansiyeller de kullanılır, ancak bunlar genellikle cehalet nedeniyle yanlışlıkla devre dışı bırakmaya veya yanlış zamanda devre dışı bırakmaya karşı korunmaz - gerçek şu ki, diferansiyeli devre dışı bırakma yeteneği go, olası arızasını ve bu yaygın sorunu gerektirir.
Viskoz kaplin (viskoz kaplin) nedir?
Viskoz bağlantı en çok tüm dört tekerlekten çekişli araçlarda bulunur. Ve bir tork konvertörünün çalışma prensibi hakkında bir makale okursanız, viskoz kaplinin benzer bir çalışma şemasına sahip olduğunu bilmelisiniz. Arka tekerlekleri ön tekerleklere bağlamak için yaygın olarak kullanılır, böylece bir tekerlek takımı kaymaya başladığında, tork diğer takıma aktarılır ve böylece yukarıda açıklanan tekerlek kayması sorunu çözülür.
Viskoz bir debriyaj, viskoz bir sıvıyla (örneğin dişli yağından biraz daha viskoz) doldurulmuş sızdırmaz bir mahfaza içinde iki set plakaya sahiptir. Her bir çıkış miline bir plaka seti bağlanmıştır. Normal koşullar altında, her iki plaka seti ve viskoz sıvının bir kısmı aynı hızda hareket eder. Ancak bir aks, belki de kaydığı için daha hızlı dönmeye çalıştığında, o aksın tekerleklerine karşılık gelen birçok plaka diğerlerinden daha hızlı döner. Plakalar arasındaki viskoz sıvı, daha hızlı diskleri yakalamaya çalışır ve böylece yavaş diskleri aynı hale getirir. Bu, kaymayan daha yavaş dönen tekerleklere daha fazla tork aktarır.
Viskoz bağlantı cihazı
Araba döndüğünde, aynı aks üzerindeki tekerlekler arasındaki hız farkı, tekerleklerden birinin basitçe kayması kadar büyük değildir. Plakalar birbirine göre ne kadar hızlı dönerse, debriyaja o kadar fazla tork uygulanır. Debriyaj, dönüş sırasında iletilen tork miktarı az olduğu için bobinlerin dönmesini engellemez.
Basit bir yumurta deneyi, viskoz eşleşmenin davranışını açıklamaya yardımcı olacaktır. Yumurtayı mutfak masasına koyarsanız kabuğu, akı ve sarısı hareket etmez. Ancak yumurtayı döndürmeye başladığınızda, yumurta kabuğu beyazdan daha yüksek bir hızda hareket edecek ve beyaz biraz daha hızlı hareket ederek sarıyı yiyecektir, ancak daha sonra yumurta sarısı hızla yetişecektir. Bu arada, bu kelimeleri doğrulamak için, bir yumurtanız olur olmaz bir deney yapın: yeterince hızlı döndürün ve sonra durdurun, ardından yumurtayı bırakın ve tekrar dönmeye başlayacaktır (iyi veya en azından seğirme). önceki dönüş yönünde) . Bu deneyde, sadece kabuğa kuvvet uygulayarak kabuk, beyaz ve sarı arasındaki sürtünmeyi kullandık. İlk önce, kabuğu fiilen çözdük ve kabuğun arkasında sürtünme nedeniyle biraz gecikme ile protein gevşemeye başladı ve ardından yumurta sarısı. Ve kabuğu durdurduğumuzda, hareket halindeki yumurta sarısı, beyaz ve kabuk arasındaki aynı sürtünme kabuğa kuvvet uygulayarak hızlanmasına neden oldu. Bu nedenle, viskoz bir eşleşme durumunda, kuvvet, sıvı ile plaka grupları arasında yumurta sarısı, protein ve kabuk arasında olduğu gibi aktarılır.
Torsen diferansiyeli nedir?
Torsen diferansiyeli tamamen mekanik bir cihazdır: debriyajlara veya viskoz sıvılara bağlı değildir ve özünde, açık bir diferansiyele çok benzeyen oldukça basit bir mekanizmadır.
Torsen, iki tahrik tekerleği arasındaki tork miktarı eşit olduğunda açık diferansiyel ile aynı şekilde çalışır. Ancak tekerleklerden biri çekişini kaybetmeye başlar başlamaz, torktaki fark Torsen diferansiyelindeki dişlilerin birbirine kilitlenmesine neden olur.
Böyle bir diferansiyel genellikle güçlü ve çok güçlü dört tekerlekten çekişli araçlarda kullanılır. Viskoz bir kaplin gibi, genellikle ön ve arka tekerlekler arasında güç aktarımı için kullanılır. Ve bu uygulamada Torsen diferansiyeli, kayma fiilen başlamadan önce torku tekerleklere kararlı bir şekilde ilettiği için viskozdan daha iyi performans gösterir. Bununla birlikte, bir tekerlek grubu çekişi tamamen kaybederse, Torsen diferansiyeli tasarımı ve böyle bir diferansiyelin çalışma şekli nedeniyle torku diğer tekerlek grubuna aktaramayacaktır.
Modern bir Torsen diferansiyeli böyle görünüyor
Bu arada, neredeyse tüm Hummer arabaları, ön ve arka akslar arasında bir Torsen diferansiyeli kullanır. Bununla birlikte, Hummer kullanım kılavuzu, bir tekerleğin çekişini tamamen kaybetmesi sorununa yeni bir çözüm sunuyor: fren pedalına basın. Fren uygulanarak havadaki tekerleklere tork uygulanır ve ardından tekerleklere aktarılır ve bu da arabayı "yulaf lapasından" çıkarabilir.