Nekateri ljudje pravijo: "Diferencial samo pusti, da se levo in desno kolo vrtita sama-v tem ni nič zapletenega." Čeprav se to sliši preprosto, dejansko zgreši ključno točko.
Temeljna težava, ki jo rešuje diferencial, ni preprosto dovoliti, da se kolesa "vrtijo, kakor hočejo"; namesto tega omogoča vozilu prenos moči, hkrati pa omogoča, da se levo in desno pogonsko kolo med zavojem vrtita z različnimi hitrostmi. Razumevanje tega razlikovanja je prvi korak k razumevanju delovanja diferenciala.
01. Brez diferenciala obračanje postane velik problem
Razmislite o resničnem-življenjskem scenariju: dve osebi, ki hodita-ob-drugi in zavijeta. Zunanja oseba mora delati daljše in hitrejše korake, medtem ko notranja oseba dela manjše korake. Enako načelo velja za avto, ki zavije v ovinek-zunanja kolesa potujejo po večjem loku, notranja kolesa pa po manjšem loku, zato potrebujejo različne vrtilne hitrosti.
Analiza diferencialne strukture in principov _ Pacific Auto Network
Ravno tu so se prva vozila s pogonskimi-kolesi s trdno osjo znašla v težavah. Z levim in desnim kolesom, ki sta bili blokirani s togo gredjo, sta bili prisiljeni vrteti z enako hitrostjo. To je dobro delovalo pri vožnji naravnost, toda v ovinku-kjer so se kolesa dejansko morala vrteti z različnimi hitrostmi-in jih prisilila, da ostanejo sinhronizirana, je povzročilo, da so se med seboj spopadla.
To si lahko predstavljate kot dve osebi, ki tečeta v ovinku z zvezanima nogama: oseba na zunanji strani želi iti hitreje, medtem ko želi oseba na notranji strani počasneje, kar ima za posledico nerodno, neusklajeno gibanje za oba.
Zato je primarna funkcija diferenciala zadovoljiti bistveno potrebo, da se levo in desno pogonsko kolo med zavoji vrtita z različnimi hitrostmi; Stabilnost pri rokovanju je le ena od praktičnih prednosti, ki izhajajo iz tega. Če bo v prihodnjih pogovorih o avtomobilih nekdo opisal diferencial zgolj kot "komponento zmogljivosti", se lahko vprašate: "Kako bi brez njega levo in desno pogonsko kolo obvladovalo različne razdalje, ki jih morata prevoziti pri zavijanju?"
02. Prestavni-diferenciali: različna stanja za obračanje in-ravno vožnjo
Prestavni-diferenciali, ki jih najdemo v sodobnih avtomobilih, so morda videti bolj zapleteni, kot bi pričakovali, vendar osnovni koncept ostaja enak: moč se mora še naprej prenašati, vendar morajo biti kolesa na obeh straneh sposobna prilagoditi svoje vrtilne hitrosti glede na različne razdalje, ki jih prevozijo.
Sestavljen je iz komponent, kot so ohišje diferenciala, planetni zobniki (ali pajkasti zobniki), gredi planetnih zobnikov in stranski zobniki (ali osni zobniki). Pri vožnji v ravni črti levo in desno kolo prevozita približno enako razdaljo. Notranji mehanizem diferenciala deluje kot sinhronizirana enota: planetni zobniki se vrtijo skupaj z ohišjem, vendar se ne vrtijo okoli lastnih osi, tako da se obe kolesi vrtita z enako hitrostjo.
Pri obračanju se situacija spremeni. Zunanje kolo se mora vrteti hitreje, notranje pa počasneje. Na tej točki se planetni zobniki poleg vrtenja začnejo vrteti okoli svojih lastnih osi in tako učinkovito "sprejemajo" to razliko v hitrosti. Ta prilagoditev hitrosti se izvede samodejno in ne zahteva nobenega vnosa voznika.
Zapomnite si to formulo: Hitrost levega kolesa + Hitrost desnega kolesa=2 × Hitrost ohišja diferenciala. Pri zavijanju je količina, za katero ena stran pospeši, natančno enaka količini, za katero druga stran upočasni; skupna vsota ostane konstantna.
03. Odprti diferenciali: Odličen za obračanje, a ovira pri zdrsu
Na tej točki bi lahko marsikdo seveda sklenil, da mora biti diferencial učinkovit v vseh voznih razmerah, ker omogoča vrtenje levega in desnega kolesa z različnimi hitrostmi.
Ravno v tem je težava. Medtem ko odprti diferenciali med standardnimi zavoji delujejo gladko, lahko razkrijejo znatne pomanjkljivosti na-površinah z nizkim oprijemom-, kot so mokre, ledene ali blatne ceste.
Diagram celotne strukture šasije avtomobila – Pacific Auto Encyclopedia
Temeljno načelo odprtega diferenciala je, da moč teče proti strani, ki jo je najlažje voziti. Z drugimi besedami, stran z najmanjšim uporom pridobi največjo vrtilno hitrost.
To dobro deluje na običajnih cestah, vendar se situacija spremeni, če eno kolo zadene led ali izgubi stik s tlemi (obvisi v zraku). Drseče kolo naleti na majhen upor, zato vsa moč teče na tisto stran; kolo, ki se vrti v zraku, hitro dirka, medtem ko kolo z dejanskim oprijemom ne dobi moči.
Podobno je, kot bi stali z eno nogo na suhi podlagi in z drugo na ledu: noga na ledu divje mlati, a vaše telo ne more ustvariti nobenega učinkovitega vzvoda ali zagona naprej.
Zato je ideja, da "imate diferencial, pomeni, da vam ni treba skrbeti za zdrs", napačna. Odprti diferenciali so odlični pri obvladovanju razlik v hitrosti med zavoji, vendar težko obvladajo izgubo moči, do katere pride, ko posamezno kolo izgubi oprijem. 04. Omejeno-Slip Differential (LSD): boj proti vrtenju koles
Diferencial-z omejenim zdrsom-splošno znan kot LSD-je opredeljen s samimi besedami »omejeni zdrs«.
Ne odpravi razlike v hitrosti vrtenja med levim in desnim kolesom; namesto tega, ko je kolo nagnjeno k prostemu vrtenju, omejuje to neproduktivno drsenje in s tem zagotavlja boljši oprijem vozila.
Vzemimo za primer običajni paket sklopk v slogu LSD: vključuje niz tornih plošč med stranskimi zobniki in ohišjem diferenciala. Med običajnim zavijanjem deluje tako kot odprt diferencial, ki omogoča razliko v hitrosti med kolesi. Vendar, ko eno kolo začne zdrsavati, se vklopi (stisne) mehanizem sklopke na strani z oprijemom, kar omogoča, da se moč prenese tja, namesto da bi bila v celoti izgubljena na vrtečem se kolesu.
Samo zapomnite si to: standardni diferencial se spopade z ovinki, medtem ko-diferencial z omejenim zdrsom ublaži vrtenje koles.
Naslednjič, ko boste pogledali tehnični list vozila, ne zamenjujte standardnega "diferenciala" z "-diferencialom z omejenim zdrsom"-prvega si predstavljajte tako, da omogoča levi in desni nogi, da stopata v ritmu z ovinkom, medtem ko slednji deluje kot stabilizator, ki vam preprečuje, da bi zapravili vso svojo energijo, ko se tresete, ko so tla spolzka.
Dve možnosti: kratka analiza sistema štirikolesnega pogona Buick Envision
05. Kaj pa zapora diferenciala? Deluje ravno nasprotno
Obstaja še en koncept, ki pogosto povzroča zmedo: zapora diferenciala.
Funkcija zapore diferenciala je ravno nasprotna od običajnega diferenciala: zaklene mehanizem diferenciala in prepreči kakršno koli razliko v hitrosti vrtenja med kolesi.
Kdaj se uporablja? Za-okrevanje po cesti. Če je kolo popolnoma odmaknjeno od tal ali se nemočno vrti, zapora diferenciala prisili obe kolesi, da se vrtita z enako hitrostjo, pri čemer moč usmeri na stran, ki ima oprijem.
Če preprosto povzamem: standardni diferencial dopušča razlike v hitrosti (za zavijanje), diferencial z omejenim{0}}zdrsom omejuje prevelike razlike v hitrosti (za obvladovanje vrtenja koles), zapora diferenciala pa popolnoma odpravi razlike v hitrosti (za odpenjanje).
Če uporabljate svoje vozilo samo za vsakodnevno vožnjo po asfaltiranih cestah, je razumevanje delovanja diferenciala dragoceno predvsem zato, da vas ne bo vznemirila ideja, da "razlike v hitrosti kažejo na okvaro"-v resnici je popolnoma normalno, da se levo in desno kolo med zavijanjem vrtita z različnimi hitrostmi. Če se pogosto srečujete z spolzkimi ali blatnimi cestami, je vredno razjasniti razliko med odprtim diferencialom in-sistemom z omejenim zdrsom. Ko naslednjič obiščete trgovca, bodite pozorni na to, ali prodajalec pravi, da ima vozilo "diferencial" ali "-diferencial z omejenim zdrsom"-prvo vam pove zelo malo, medtem ko drugo govori o dejanski zmogljivosti vozila na spolzkih površinah.
