Differenziale del veicolo. Varietà e caratteristiche di funzionamento
contenuto
gratuito (senza blocco);
con comando manuale;
con blocco automatico.
Un differenziale è un meccanismo che trasmette la coppia da una fonte a due consumatori. La sua caratteristica principale è la capacità di ridistribuire la potenza e fornire diverse velocità angolari di rotazione dei consumatori. Per quanto riguarda un veicolo stradale, ciò significa che le ruote possono ricevere potenza diversa e ruotare a velocità diverse attraverso il differenziale.
Il differenziale è un elemento importante di una trasmissione automobilistica. Proviamo a capire perché.
Perché non puoi fare a meno di un differenziale
A rigor di termini, puoi fare a meno di un differenziale. Ma solo finché l'auto si muove su una pista impeccabile, senza girare da nessuna parte, e le sue gomme sono le stesse e gonfiate in modo uniforme. In altre parole, purché tutte le ruote percorrano la stessa distanza e girino alla stessa velocità.
Ma quando l'auto entra in curva, le ruote devono coprire una distanza diversa. Ovviamente, la curva esterna è più lunga della curva interna, quindi le ruote su di essa devono girare più velocemente delle ruote sulla curva interna. Quando l'asse non è in testa e le ruote non dipendono l'una dall'altra, non ci sono problemi.
Un'altra cosa è il ponte principale. Per il controllo normale, la rotazione viene trasmessa a entrambe le ruote. Con la loro connessione rigida, avrebbero la stessa velocità angolare e tenderebbero a percorrere la stessa distanza in curva. La svolta sarebbe difficile e comporterebbe slittamento, maggiore usura degli pneumatici e stress eccessivo sul . Parte della potenza del motore andrebbe a slittare, il che significa che il carburante andrebbe sprecato. Qualcosa di simile, sebbene non così ovvio, si verifica in altre situazioni: durante la guida su strade sconnesse, carichi irregolari sulle ruote, pressioni irregolari dei pneumatici, vari gradi di usura dei pneumatici.
È qui che viene in soccorso. Trasmette la rotazione a entrambi i semiassi, ma il rapporto tra le velocità angolari di rotazione delle ruote può essere arbitrario e cambiare rapidamente a seconda della situazione specifica senza l'intervento del conducente.
Tipi di differenziali
I differenziali sono simmetrici e asimmetrici. I dispositivi simmetrici trasmettono la stessa coppia ad entrambi gli alberi condotti, quando si utilizzano dispositivi asimmetrici, le coppie trasmesse sono diverse.
Funzionalmente, i differenziali possono essere utilizzati come differenziali inter-ruota e inter-asse. Interwheel trasmette la coppia alle ruote di un asse. In un'auto a trazione anteriore, si trova nel cambio, in un'auto a trazione posteriore, nell'alloggiamento dell'assale posteriore.
In un'auto a trazione integrale, i meccanismi si trovano nei carter di entrambi gli assi. Se la trazione integrale è permanente, nella scatola di trasferimento è montato anche un differenziale centrale. Trasmette la rotazione dal cambio a entrambi gli assi motori.
Il differenziale dell'assale è sempre simmetrico, ma il differenziale dell'assale è solitamente asimmetrico, la percentuale tipica di coppia tra l'assale anteriore e quello posteriore è 40/60, sebbene possa essere diversa.
La possibilità e il metodo di blocco determina un'altra classificazione dei differenziali:
Il blocco può essere totale o parziale.
Come funziona il differenziale e perché bloccarlo
Il differenziale infatti è un meccanismo di tipo planetario. Nel più semplice differenziale ad asse trasversale simmetrico, ci sono quattro ingranaggi conici: due semiassiali (1) più due satelliti (4). Il circuito funziona con un satellite, ma il secondo viene aggiunto per rendere il dispositivo più potente. Su camion e SUV sono installate due coppie di satelliti.
La coppa (corpo) (5) funge da supporto per i satelliti. Al suo interno è fissato rigidamente un grande ingranaggio condotto (2). Riceve la coppia dal cambio attraverso l'ingranaggio della trasmissione finale (3).
Su una strada rettilinea le ruote, e quindi le loro ruote, ruotano alla stessa velocità angolare. I satelliti ruotano attorno agli assi delle ruote, ma non ruotano attorno al proprio asse. Pertanto, ruotano gli ingranaggi laterali, conferendo loro la stessa velocità angolare.
In curva, una ruota sull'arco interno (più piccolo) ha più resistenza al rotolamento e quindi la rallenta. Poiché anche l'ingranaggio laterale corrispondente inizia a ruotare più lentamente, fa ruotare i satelliti. La loro rotazione attorno al proprio asse porta ad un aumento dei giri dell'ingranaggio sul semiasse della ruota esterna.
Una situazione simile può verificarsi nei casi in cui i pneumatici non hanno un'aderenza sufficiente sulla strada. Ad esempio, la ruota colpisce il ghiaccio e inizia a scivolare. Un normale differenziale libero trasferirà la rotazione dove c'è meno resistenza. Di conseguenza, la ruota che slitta girerà ancora più velocemente, mentre la ruota opposta si fermerà praticamente. Di conseguenza, l'auto non sarà in grado di continuare a muoversi. Inoltre, il quadro non cambierà sostanzialmente nel caso della trazione integrale, poiché anche il differenziale centrale trasferirà tutta la potenza dove incontra meno resistenza, cioè all'asse con ruota antisaltellamento. Di conseguenza, anche un'auto a trazione integrale può rimanere bloccata se solo una ruota slitta.
Questo fenomeno compromette seriamente la pervietà di qualsiasi auto ed è del tutto inaccettabile per i veicoli fuoristrada. Puoi risolvere la situazione bloccando il differenziale.
Tipi di serrature
Blocco forzato completo
È possibile ottenere un blocco manuale completo bloccando i satelliti in modo da privarli della capacità di ruotare attorno al proprio asse. Un altro modo è inserire la coppa del differenziale in impegno rigido con il semiasse. Entrambe le ruote gireranno alla stessa velocità angolare.
Per abilitare questa modalità è sufficiente premere un pulsante sulla dashboard. L'unità di azionamento può essere meccanica, idraulica, pneumatica o elettrica. Questo schema è adatto sia per differenziali interwheel che centrali. Puoi accenderlo quando l'auto è ferma e dovresti usarlo solo a bassa velocità quando guidi su terreni accidentati. Dopo essere partiti su una strada normale, il blocco deve essere disattivato, altrimenti la manovrabilità peggiorerà notevolmente. L'abuso di questa modalità può causare danni al semiasse o alle parti correlate.
Di maggiore interesse sono i differenziali autobloccanti. Non richiedono l'intervento del conducente e funzionano automaticamente in caso di necessità. Poiché il bloccaggio in tali dispositivi è incompleto, la probabilità di danni ai semiassi è bassa.
Blocco del disco (attrito).
Questa è la versione più semplice di un differenziale autobloccante. Il meccanismo è integrato con una serie di dischi di attrito. Si adattano strettamente l'uno all'altro e attraverso uno sono fissati rigidamente su uno dei semiassi e nella coppa.
L'intera struttura ruota nel suo insieme finché la velocità di rotazione delle ruote non diventa diversa. Quindi appare l'attrito tra i dischi, che limita la crescita della differenza di velocità.
Giunto viscoso
Un accoppiamento viscoso (accoppiamento viscoso) ha un principio di funzionamento simile. Solo qui i dischi con le perforazioni applicate su di essi sono posti in una scatola sigillata, il cui intero spazio libero è riempito con fluido siliconico. La sua caratteristica distintiva è il cambiamento di viscosità durante la miscelazione. Man mano che i dischi ruotano a velocità diverse, il liquido viene agitato e più intensa è l'agitazione, più viscoso diventa il liquido, raggiungendo quasi uno stato solido. Quando la velocità di rotazione si stabilizza, la viscosità del fluido diminuisce rapidamente e il differenziale si sblocca.
L'accoppiamento viscoso ha dimensioni piuttosto grandi, quindi viene utilizzato più spesso in aggiunta al differenziale centrale, e talvolta al suo posto, in questo caso fungendo da pseudo-differenziale.
L'accoppiamento viscoso presenta una serie di svantaggi che ne limitano notevolmente l'utilizzo. Questi sono inerzia, riscaldamento significativo e scarsa compatibilità con l'ABS.
Thorsen
Il nome deriva da Torque Sensing, cioè “percepire la coppia”. È considerato uno dei differenziali autobloccanti più efficaci. Il meccanismo utilizza un ingranaggio a vite senza fine. Il design ha anche elementi di attrito che trasmettono ulteriormente la coppia quando si verifica lo slittamento.
Esistono tre tipi di questo meccanismo. Sotto la normale trazione su strada, le varietà T-1 e T-2 funzionano come differenziali di tipo simmetrico.
Quando una delle ruote perde trazione, il T-1 è in grado di ridistribuire la coppia con un rapporto di 2,5 a 1 a 6 a 1 e anche di più. Cioè, la ruota con la migliore aderenza riceverà più coppia rispetto alla ruota che slitta, nella proporzione specificata. Nella varietà T-2, questa cifra è inferiore: da 1,2 a 1 a 3 a 1, ma c'è meno gioco, vibrazione e rumore.
Torsen T-3 è stato originariamente sviluppato come differenziale asimmetrico con un tasso di blocco del 20 ... 30%.
QUAIFE
Il differenziale Quife prende il nome dall'ingegnere inglese che ha sviluppato questo dispositivo. In base alla progettazione, appartiene al tipo di verme, come Thorsen. Si differenzia da esso per il numero di satelliti e il loro posizionamento. Quaife è piuttosto popolare tra gli appassionati di tuning automobilistico.
