Consiste in un differenziale. Come funzionano diversi tipi di differenziali.

Differenziale: un meccanismo che distribuisce la coppia tra gli alberi di uscita e le velocità dei singoli elementi possono essere diverse. Questo dispositivo è utilizzato nella costruzione di azionamenti per auto. La coppia ricevuta dall'albero cardanico (o dal cambio) viene distribuita tra i semiassi sinistro e destro. Utilizzato anche per condividere il momento tra gli assi (guida), se noi stiamo parlando sui veicoli a trazione integrale.

Il differenziale è un componente molto importante, ed è uno degli elementi principali della trasmissione. La posizione di questo dispositivo in macchina:

• auto a trazione anteriore - cambio;
• auto a trazione posteriore - alloggiamento dell'assale posteriore;
• auto a trazione integrale - basamento posteriore e anteriore;
• veicolo a trazione integrale - caso di trasferimento (trazione dell'asse);
• nel caso di veicoli con trasmissione 8 × 8 o 6 × 6, sono installati differenziali inter-carrello aggiuntivi;

Di seguito forniremo informazioni sul funzionamento e sui tipi di differenziali centrali.

Quando succede moto rettilineo su strada pianeggiante la traiettoria percorsa dalle ruote motrici sarà uguale (stessa velocità angolare). Durante questo movimento, la rotazione di tutti i satelliti, gli ingranaggi e la scatola del differenziale è sincrona. Il momento di rotazione viene trasmesso a questo meccanismo da un ingranaggio (5, Fig. b). Vale anche la pena notare che durante tale movimento, la coppia di ciascuna ruota è la stessa e gli ingranaggi (semiasse) sono incuneati dai satelliti (4), che sono in uno stato statico rispetto al loro asse.

a - progettazione;

b - processo di lavoro (movimento rettilineo);

c - flusso di lavoro (rotazione);

1. ciotola (custodia);
2. ingranaggio laterale;
3. attraverso;
4. satelliti;
5. ingranaggio condotto (ingranaggio principale);
6. albero motore (ingranaggio principale);
7. semiasse.

Durante l'ingresso in curva (Fig. "c"), la traiettoria percorsa dalla ruota lungo il raggio "interno" è minore di quella della ruota opposta, il che significa che la sua velocità dovrebbe variare. L'ingranaggio laterale (2) dovrebbe rallentare, mentre l'alloggiamento ei satelliti dovrebbero poggiare contro l'ingranaggio laterale a sinistra. A causa dell'inizio della rotazione dei satelliti attorno al proprio asse, aumenterà la velocità di rotazione dell'ingranaggio semiassiale destro, il che consente alle ruote motrici di avere velocità di rotazione diverse e allo stesso tempo di escludere slittamenti e scivolare. Vale la pena notare che la ruota con una velocità di rotazione maggiore ha una coppia inferiore.

Se consideriamo il differenziale, che ha un design classico, lo svantaggio più importante è lo slittamento di una delle ruote al momento della perdita di contatto con il fondo stradale. Il fatto è che la velocità di rotazione della ruota nello stato "sospeso" è quasi il doppio della velocità di rotazione della stessa ruota a pieno contatto con la strada (dritto) e un numero uguale di giri dell'ingranaggio (guidato) del differenziale. La seconda ruota rimane statica. Il motivo è molto piccolo valore la coppia che le viene fornita, poiché durante la rotazione della ruota “sospesa”, anche il valore del momento di resistenza alla rotazione è abbastanza insignificante. Di conseguenza, anche la coppia della ruota opposta è piccola, quindi è in uno stato statico. Nel caso in cui ci sia una resistenza significativa durante lo slittamento ea velocità più elevate (fango, sabbia, ecc.), la coppia sarà maggiore rispetto alla situazione di slittamento e quindi viene trasferita più coppia all'altra ruota. Ciò consente al veicolo di muoversi lentamente. Una ruota che slitta “consuma” più potenza, che viene spesa per riscaldare le gomme, la carreggiata, ecc. In generale, lo slittamento riduce la pervietà di un'auto con differenziale libero. Per eliminare un tale problema, i meccanismi di bloccaggio del differenziale sulle auto, che sono sia manuali che automatici.

Fondamentalmente, la scatola di trasferimento dell'auto è il sito di installazione del meccanismo del differenziale centrale. È asimmetrico e simmetrico. Nel primo caso, la distribuzione della coppia avviene nel rapporto richiesto e, nel caso di un differenziale simmetrico, il momento è distribuito equamente.

Il differenziale centrale può essere senza un meccanismo di bloccaggio, in modo che gli assi possano ruotare con velocità diverse. I differenziali possono essere anche a bloccaggio manuale e autobloccanti. Nella prima variante, la coppia viene distribuita forzatamente tra i semiassi. Il risultato del blocco forzato è un arresto parziale o completo del differenziale, che provoca un collegamento rigido dei semiassi posteriore e anteriore.

Fondamentalmente, per realizzare appieno le capacità dei veicoli a trazione integrale, vengono utilizzati differenziali autobloccanti, che hanno diversi tipi di design, ognuno dei quali differisce nel principio di funzionamento.

> Differenziale

Trasmissione

Scopo, principio di funzionamento del differenziale

Il differenziale è progettato per trasmettere la coppia da ingranaggio principale ai semiassi e consente loro di ruotare a velocità diverse quando si gira l'auto e su strade sconnesse.

Sulle automobili vengono utilizzati differenziali a coppia conica (Fig. a), costituiti da ingranaggi semiassiali 3, satelliti 4 e un alloggiamento che li unisce, fissati all'ingranaggio condotto della trasmissione finale.

a - le ruote ruotano alla stessa frequenza, b - il movimento delle ruote in curva
1 - asse dei satelliti, 2 - ingranaggio condotto, 3 - ingranaggi laterali, 4 - satellite,
5 - ingranaggio conduttore, 6 - semiassi.

Differenziali di questo tipo vengono utilizzati tra le ruote degli assali motore come interwheel. Per auto diverse, differiscono nel design della carrozzeria e nel numero di satelliti. I differenziali conici sono anche usati come differenziali centrali. In questo caso, distribuiscono la coppia tra le trasmissioni finali degli assali motore.

Per semplicità, la figura non mostra il caso differenziale, quindi, per considerazione del principio di funzionamento, assumeremo che l'asse 1 dei satelliti sia installato nel caso. Quando ruotano l'ingranaggio conduttore 5 e l'ingranaggio condotto 2 dell'ingranaggio principale, la coppia viene trasmessa all'asse 1 dei satelliti, quindi attraverso i satelliti 4 agli ingranaggi laterali 3 e al semiasse 6.

Quando si guida in linea retta e strada pianeggiante ruote posteriori incontrano la stessa resistenza e ruotano con la stessa frequenza (Fig. a). I satelliti non ruotano attorno al loro asse e la stessa coppia viene trasmessa ad entrambe le ruote. Non appena le condizioni di guida cambiano, ad esempio in curva (Fig. b), il semiasse sinistro inizia a ruotare più lentamente, poiché la ruota con cui è collegato incontra molta resistenza. I satelliti entrano in rotazione attorno al proprio asse, correndo sul semiasse in rallentamento (sinistro) e aumentando la velocità del semiasse destro. Di conseguenza, la ruota destra accelera la sua rotazione e percorre molto lungo l'arco del raggio esterno.

Contemporaneamente al cambio di velocità degli ingranaggi laterali, la coppia sulle ruote cambia: la coppia diminuisce sulla ruota in accelerazione. Poiché il differenziale distribuisce equamente le coppie alle ruote, in questo caso si verifica una diminuzione di coppia anche sulla ruota in decelerazione. Di conseguenza, il momento totale sulle ruote diminuisce e le proprietà di trazione dell'auto si riducono. Ciò ha un effetto negativo sulla pervietà del veicolo durante la guida fuoristrada e su strade scivolose, ad es. una delle ruote è ferma (ad esempio, in una fossa), mentre l'altra sta scivolando in questo momento (su terra umida, argilla, neve). Ma su strade con buona aderenza, il differenziale a coppia conica offre migliore stabilità e controllo, e il guidatore non deve cambiare ogni giorno pneumatici usurati.

1 - flangia; 2 - albero dell'ingranaggio conduttore; 3 - ingranaggio conduttore; 4 - ingranaggio condotto;
5 - ruote motrici (posteriori); 6 - semiassi; 7 - scatola ingranaggi principale.

Tipi di differenziali.

Per aumentare la capacità di fuoristrada del veicolo durante la guida fuoristrada, vengono utilizzati differenziali con bloccaggio forzato o differenziale autobloccante.

L'essenza del bloccaggio forzato è che l'elemento principale (custodia) del differenziale al momento dell'attivazione del blocco è rigidamente collegato all'ingranaggio laterale. Per questo, viene fornito uno speciale dispositivo remoto con frizione a ingranaggi.

Differenziale a slittamento limitato autobloccante (camma), mostrato in fig. a, b. È costituito da pignoni interno 5 ed esterno 6, tra le cui camme sono disposti i cracker 3 del separatore 4. Il separatore è realizzato in un unico pezzo con la coppa del differenziale sinistro ed è collegato all'ingranaggio condotto della trasmissione finale. La coppa destra (non rappresentata nel disegno) ricopre liberamente il pignone esterno e, insieme alla coppa sinistra, forma la scatola del differenziale. Le ruote dentate del differenziale con le loro scanalature interne sono collegate ai semiassi 1.

Quando l'ingranaggio condotto dell'ingranaggio principale ruota e l'auto si muove in linea retta, i cracker esercitano la stessa pressione sulle camme di entrambi i pignoni e li fanno ruotare alla stessa velocità.

Se una delle ruote colpisce il manto stradale con un'elevata resistenza al movimento, la ruota dentata ad essa associata inizia a ruotare a una frequenza inferiore rispetto alla gabbia. I cracker, trovandosi nel separatore, esercitano una maggiore pressione sulle camme della ruota dentata rallentante e ne accelerano la rotazione.

Pertanto, nei punti di contatto dei cracker con le camme delle stelle, si verifica un maggiore attrito, che impedisce un forte cambiamento nelle velocità relative di entrambi i pignoni e le ruote ruotano approssimativamente alla stessa velocità angolare. A causa delle forze di attrito dei cracker sulle camme, si verifica una ridistribuzione dei momenti. Sulla ruota dentata in accelerazione, le forze di attrito sono dirette contro la rotazione, sulla ruota dentata ritardata - nel senso di rotazione. La coppia sul pignone in ritardo aumenta e sul pignone in accelerazione diminuisce dal momento delle forze di attrito, di conseguenza lo slittamento delle ruote è escluso.

I principali malfunzionamenti dell'ingranaggio principale e del differenziale

Il rumore ("ululato" dell'ingranaggio principale) durante la guida ad alta velocità si verifica a causa dell'usura degli ingranaggi, della loro regolazione errata o dell'assenza di olio nell'alloggiamento dell'ingranaggio principale. Per eliminare il malfunzionamento è necessario regolare l'innesto delle marce, sostituire le parti usurate e ripristinare il livello dell'olio.

Le perdite d'olio possono essere dovute a guarnizioni e collegamenti allentati. Per eliminare il malfunzionamento, sostituire le guarnizioni, serrare i dispositivi di fissaggio.

Funzionamento dell'ingranaggio principale e del differenziale.

Come tutti gli ingranaggi, la trasmissione finale e gli ingranaggi differenziali richiedono "lubrificazione e carezza". A proposito di "gentilezza". Sebbene tutti i dettagli dell'ingranaggio principale e del differenziale sembrino enormi pezzi di ferro, hanno anche un margine di sicurezza. Pertanto, rimangono valide le raccomandazioni relative ad avviamenti e frenate improvvise, innesti bruschi della frizione e altri sovraccarichi della macchina. Le parti di attrito e i denti degli ingranaggi, inclusi, devono essere costantemente lubrificati - lo sappiamo già. Pertanto, l'olio viene versato nel basamento dell'assale posteriore (per auto a trazione posteriore) o nel basamento del blocco - cambio, ingranaggio principale, differenziale (per auto a trazione anteriore), il cui livello deve essere periodicamente monitorato. L'olio in cui operano gli ingranaggi tende a "fuoriuscire" attraverso perdite nelle giunzioni e attraverso guarnizioni di tenuta dell'olio usurate. Eppure, qualsiasi basamento deve avere una connessione costante con l'atmosfera. Quando si genera calore in una scatola ermeticamente chiusa con ingranaggi e olio, cosa inevitabile durante il funzionamento dei meccanismi, la pressione all'interno aumenta bruscamente e quindi l'olio troverà sicuramente una sorta di buco. Per non aggiungere olio due volte al giorno, dovresti essere consapevole di una piccola parte di qualsiasi basamento: uno sfiato. Questo è un tappo a molla che copre lo sfiato o il tubo. Nel tempo, "si attacca" e il basamento potrebbe perdere la connessione con l'atmosfera. Al prossimo cambio olio programmato o prima, se necessario, girate i tappi e ripristinate le molle di tutti gli sfiati sui gruppi della vostra vettura. Grazie a questa semplice operazione si possono arrestare le piccole perdite di olio.

Di solito è difficile per il guidatore medio comprendere la gamma di suoni emessi dalla sua auto "malata". Non abbastanza da possedere buon udito, devi anche capire cosa significano questi "ululati", "scricchiolii" e altri "scricchiolii" provenienti da determinate zone dell'auto. Tuttavia, è possibile restringere un po' l'area di risoluzione dei problemi. Se sospetti problemi con la trasmissione, solleva una delle ruote motrici dell'auto (e assicurati di abbassarla sulla "capra" - un supporto stabile). Avviare il motore e, inserendo la marcia, far girare questa ruota. Guarda tutto ciò che gira, ascolta tutto ciò che emette suoni sospetti. Quindi solleva la ruota dall'altra parte. Con l'aumento del rumore, delle vibrazioni e delle perdite d'olio, inizia a cercare il tuo padrone, al quale puoi dire con orgoglio che la tua auto ha problemi a sinistra, non a destra.

Molti di coloro che avrebbero acquistato un SUV, scegliendo un determinato modello, ovviamente, potrebbero imbattersi nel termine "bloccaggio del differenziale". Ma cos'è? Come questo? E qual è il principio di funzionamento e la necessità di questo stesso differenziale? Come dimostra la pratica, non tutti i futuri potenziali "guidatori di jeep" lo sanno.

In questo articolo parleremo di cos'è un differenziale E perché è in macchina. In quali varietà è disponibile e su quali auto è destinato a essere installato?

Storia del differenziale

La comparsa del differenziale nel mondo automobilistico non si è fatta attendere. Solo pochi anni dopo, dopo che le prime auto con motore a combustione interna (ICE) iniziarono a uscire dalla catena di montaggio. Per molto tempo le cose non sono andate così bene come lo sono adesso ei primi campioni di automobili che hanno funzionato con l'aiuto di un motore erano controllati molto male.

Le ruote situate sullo stesso asse ruotavano alla stessa velocità angolare durante la virata, e questo già portava al fatto che la ruota che correva lungo il diametro esterno scivolava pesantemente. Abbiamo risolto questo problema in modo molto semplice: prendendo in prestito il differenziale dai carri a vapore.

Questo meccanismo è stato inventato in Francia nel 1828 ingegnere Oliver Pekke-Rom. Era un dispositivo che consisteva di alberi e ingranaggi. Attraverso di essa, la coppia del motore a combustione interna veniva trasmessa ruote motrici... Ma si è verificata un'altra sfortuna: le ruote hanno iniziato a slittare, perdendo aderenza con il fondo stradale. Spesso questo si è manifestato durante la guida su una strada con zone ghiacciate.

La ruota, che si trovava sul ghiaccio, ruotava ad una velocità maggiore rispetto alla ruota, che rimaneva su una superficie più idonea al movimento. Ciò ha portato a una sbandata. Dopo che i progettisti hanno iniziato a pensare a come regolare il differenziale in modo che le ruote ruotino alla stessa velocità per evitare la comparsa di derive.

La prima persona a sperimentare su un differenziale con slittamento minimo è stata nientemeno che Ferdinando Porsche. Ci sono voluti almeno tre anni. Erano equipaggiati con i primi modelli di auto del marchio. Nei decenni successivi, gli ingegneri hanno sviluppato vari tipi di differenziali, di cui vi parleremo in seguito.

Principio di funzionamento e dispositivo

Partiamo forse dal tipo di differenziale più facile da considerare, il differenziale aperto. Inizieremo con il tipo più semplice di differenziale, chiamato differenziale aperto. COSÌ, Il design del differenziale comprende le seguenti parti:

- Albero di trasmissione. Il suo compito è trasmettere la coppia. L'albero lo conduce dalla trasmissione all'inizio del differenziale.

- Ingranaggio conduttore albero motore. Ingranaggio a forma di cono elicoidale, necessario per l'accoppiamento di meccanismi differenziali.

- Corona dentata. Un elemento che è guidato. Ha anche la forma di un cono ed è ruotato da un ingranaggio conduttore. Il sistema degli ingranaggi motore e condotto insieme è chiamato trasmissione finale. Serve come passaggio finale per ridurre la velocità di rotazione che alla fine raggiunge le ruote. L'ingranaggio conduttore è di dimensioni molto più ridotte rispetto alla corona dentata., quindi, per compiere un giro dello slave, il primo deve compiere più di un giro attorno al proprio asse.

- Ingranaggi semialbero. Sono ultima frontiera trasmissione della rotazione dell'albero motore alle ruote.

- Satelliti- Questo è un meccanismo planetario che svolge un ruolo chiave nel fornire diverse velocità angolari delle ruote durante la rotazione.

Quando ti muovi in ​​\u200b\u200blinea retta sulla tua auto, l'intero meccanismo differenziale ruota alla stessa velocità: l'albero di ingresso ruota alla stessa velocità dei semiassi, rispettivamente, le ruote stesse ruotano alla stessa velocità. Ma non appena giri il volante, la situazione cambia istantaneamente radicalmente. I protagonisti ora sporgono i satelliti, che vengono sbloccati sotto l'influenza della differenza di carico sulle ruote quando, ad esempio, una ruota inizia a slittare e quindi si muove più velocemente.

Tutta la potenza del motore passa direttamente attraverso di loro. E come risultato del fatto che i satelliti sono due ingranaggi indipendenti, c'è un trasferimento di diverse velocità di rotazione a due semiassi. Ma il potere non è diviso equamente, e viene trasmesso alla ruota che si muove sul bordo esterno della sterzata dell'auto. Di conseguenza, inizia a girare molto più velocemente a causa dell'aggiunta quantitativa di rivoluzioni. E la differenza nella distribuzione della potenza tra le ruote è tanto maggiore quanto minore è il raggio di sterzata dell'auto, cioè più giri il volante.

Che cos'è un bloccaggio del differenziale e come funziona?

Blocco differenziale- questo è uno dei modi più efficaci migliorare le prestazioni fuoristrada dell'auto. Qualsiasi auto destinata direttamente o indirettamente al fuoristrada è dotata in fabbrica di un meccanismo che blocca il differenziale centrale. Inoltre, le auto sono dotate di meccanismi che bloccano gli assi anteriore e posteriore.

Il blocco di questo meccanismo, come ogni soluzione tecnologica, ha i suoi vantaggi e svantaggi. Per capire quando è necessario utilizzare i bloccaggi differenziali, e in quali casi semplicemente ne vietano l'uso, è necessario comprendere i principi su cui si basa il suo funzionamento.

Prova a fare un salto in lungo da un posto nel periodo nevoso invernale. Sì. Ma non funziona, e tutto perché uno dei tuoi piedi era su una superficie ghiacciata scivolosa e l'altro su un pavimento asciutto. Per questo motivo non è stato possibile fare un salto di campionato. Una gamba ti è scivolata da sotto e il cervello non si è orientato in tempo e non ha dato il comando di mettere tutta la forza per spingere nell'altra gamba. Il risultato di questo esperimento è abbastanza divertente e comico: le tue gambe si sono aperte e sei quasi crollato sul quinto punto.

Allora cosa fare in questo caso, in modo che entrambe le gambe abbiano l'opportunità di spingersi perfettamente da terra? E tutto è molto, molto semplice. Devi solo trasformare due gambe che spingono in una, legandole saldamente insieme con una cintura o un'imbracatura resistenti. Ora funzioneranno come un'unità e utilizzeranno la massima forza di spinta da un terreno stabile con una buona presa. Un processo simile si verifica nell'auto al momento dell'interazione delle sue ruote motrici con la strada.

Immaginiamo una situazione in cui un'auto a trazione posteriore si ferma in modo casuale in modo che la sua ruota sinistra si trovi su una superficie scivolosa e la sua ruota destra sia sull'asfalto. Come sapete, differenziale centrale standard a basso attrito, che si trova su asse posteriore veicolo, fornisce sempre alle ruote la stessa forza circonferenziale. La ruota sinistra, che è sul ghiaccio, non è in grado di spostarsi da una superficie scivolosa con grande sforzo a causa della mancanza di trazione.

E per questo motivo, il differenziale non è in grado di fornirgli uno sforzo enorme, poiché questo è semplicemente impossibile fisicamente. E in questo caso una forza simile verrà applicata alla ruota che si trova sulla superficie dell'asfalto. Uniformerà le forze distribuite tra le ruote, concentrandosi sulla ruota sinistra.

Di conseguenza, l'auto si muoverà scivolando, ma lentamente. Le sue ruote non potranno usare la forza sufficiente per spingere, che sarebbe necessaria per l'adesione della ruota destra, che nelle condizioni date non sarà né più né meno, ma fino a sette volte maggiore di quella della sinistra. A causa di questa proprietà di distribuire equamente la forza di trazione, la ruota destra utilizzerà solo un settimo della sua capacità di trazione. Per dirla semplicemente, la spinta avrebbe potuto essere sette volte più forte, ma il differenziale non ha applicato abbastanza forza per effettuare la manovra.

Pertanto, è necessario implementare un tale collegamento tra le ruote per garantire la rotazione o lo slittamento del giunto, come se fosse un'unica ruota. Per risolvere questo problema viene utilizzato uno speciale meccanismo che blocca la rotazione degli ingranaggi del differenziale e collega tra loro le due ruote mediante un collegamento rigido condizionato con rotazione costante e stessa velocità. Tale meccanismo è chiamato "meccanismo di blocco differenziale (disconnessione)", o nella gente comune - un blocco.

Un differenziale bloccato non è in grado di pareggiare la forza tra le ruote, rendendole così collegate da un unico asse. Di conseguenza, ogni ruota riceve la massima forza possibile, necessaria per la migliore presa delle ruote. Pertanto, dove l'aderenza delle ruote alla superficie stradale è migliore, verrà applicata una forza maggiore.

Quali sono i differenziali

La base del differenziale è un cambio planetario. Il tipo di marcia utilizzato può suddividere condizionalmente il differenziale in tre tipo:

- Verme;

Cilindrico;

Conico.

Il differenziale a vite senza fine è il più versatile ed è installato sia tra gli assi che tra le ruote. Il tipo cilindrico si trova spesso nei SUV tra gli assi. Il tipo conico viene utilizzato principalmente come differenziale ad asse trasversale.

Assegna lo stesso simmetrico E asimmetrico differenziali. Il design del differenziale asimmetrico è installato nei veicoli a trazione integrale tra gli assi, distribuendo la coppia in varie proporzioni. Il tipo simmetrico trasmette una coppia uguale all'asse tra le due ruote. I differenziali sono inoltre suddivisi in base al tipo di blocco:serratura manuale e serratura elettronica.

Bloccaggio differenziale manuale

In base al nome, il bloccaggio del differenziale dell'assale viene attivato su iniziativa del conducente premendo un pulsante o azionando un determinato interruttore a levetta. In questo caso, gli ingranaggi del satellite sono bloccati, per cui le ruote motrici iniziano a ruotare alla stessa velocità. Spesso i SUV sono dotati di un bloccaggio del differenziale manuale. Si consiglia di accenderlo per superare difficili condizioni fuoristrada e di spegnerlo quando si entra in una normale strada asfaltata.

Bloccaggio del differenziale elettronico o automatico

Il bloccaggio automatico del differenziale viene effettuato dai comandi della centralina elettronica, che analizza lo stato in cui si trova il manto stradale, tramite ABS ed ESP. L'ECU quindi blocca da sola gli ingranaggi del satellite. In base al grado di blocco, questo dispositivo può essere suddiviso condizionatamente in un differenziale con blocco completo e parziale.

Blocco differenziale completo

L'inclusione di tale blocco implica il fatto che gli ingranaggi del satellite si fermano completamente e il meccanismo assume le funzioni di una frizione convenzionale, trasmettendo così una coppia uguale ai due semiassi. Di conseguenza, entrambe le ruote ruotano alla stessa velocità angolare. Se accade che almeno una ruota perda aderenza, la coppia da essa viene completamente trasferita all'altra ruota, che rimane per forzare fuoristrada. Tale dispositivo differenziale è stato implementato con successo su Toyota Land Cruiser, Mercedes-Benz Classe G e altri.

Blocco differenziale parziale

L'inserimento di questo blocco non arresta completamente gli ingranaggi del satellite, ma consente loro di scivolare. Questo effetto è disponibile grazie ai differenziali autobloccanti. A seconda del tipo di funzionamento di questo meccanismo, è suddiviso in due bambini: Sensibile alla velocità(attivato quando si nota una differenza nelle velocità angolari di rotazione dei semiassi) e Sensibile alla coppia(attivato in caso di diminuzione della coppia di un semiasse) Questo tipo di funzionamento del dispositivo differenziale si trova sui SUV Mitsubishi Pajero, Audi serie Q e BMW serie X.

Gruppo differenziale Sensibile alla velocità differisce nella struttura. Uno di questi meccanismi è quello in cui funzione differenziale esegue l'accoppiamento viscoso. L'accoppiamento viscoso differisce dal differenziale ad attrito per la sua minore affidabilità. È per questo che ha un posto per essere installato su auto che non sono progettate per superare terre selvagge impraticabili e guadi profondi o su auto dal carattere sportivo.

Un altro meccanismo che rappresenta il gruppo sensibile alla velocità è chiamato differenziale gerotor. Il ruolo di elementi di bloccaggio qui è svolto da una pompa dell'olio e da piastre di attrito montate tra l'alloggiamento del differenziale e gli ingranaggi satelliti dei semiassi. Sebbene secondo il principio di funzionamento, è simile a un accoppiamento viscoso.

Differenziali che appartengono al gruppo Sensibile alla coppia sono anche diversi nel loro design. Ad esempio, esiste un meccanismo che utilizza un differenziale di attrito. La sua particolarità sta nella differenza delle velocità angolari delle ruote in curva e quando si muovono in linea retta. Quando l'auto si muove in linea retta, la velocità angolare di rotazione di entrambe le ruote è la stessa e in curva la coppia per le ruote è diversa.

Un altro tipo di differenziali - con ingranaggi ipoidi ed elicoidali. Sono suddivisi in tre gruppi.

Primo – con ingranaggio ipoide

Qui, ogni semiasse ha i propri ingranaggi satellite. Sono attaccati l'uno all'altro da ingranaggi cilindrici, posizionati perpendicolarmente l'uno all'altro. In caso di differenza delle velocità angolari delle ruote motrici, gli ingranaggi dei semiassi vengono incuneati. Di conseguenza, gli ingranaggi sfregano contro la scatola del differenziale. Il differenziale è parzialmente bloccato e la coppia viene ridistribuita all'assale, con una minore velocità di rotazione angolare. Dopo aver equalizzato le velocità semiassiali, il blocco viene disattivato.

Secondo – con ingranaggi elicoidali

Simile al primo, ma la posizione degli ingranaggi del satellite è parallela ai semiassi. Queste unità sono collegate l'una all'altra mediante ingranaggi elicoidali. I satelliti di questo meccanismo sono montati in apposite nicchie sulla scatola del differenziale: quando c'è una differenza nella velocità angolare di rotazione della ruota, gli ingranaggi si incuneano e si accoppiano con gli ingranaggi che si trovano nelle nicchie della scatola del differenziale. C'è un blocco parziale. La direzione della coppia è determinata sull'asse con una velocità di rotazione inferiore.

Terzo – con ingranaggi elicoidali di semiassi e ingranaggi elicoidali di satelliti

Utilizzato nei differenziali centrali. Il principio è lo stesso: spostare la coppia su un asse con meno rotazione. La gamma di spostamenti di questa specie è piuttosto ampia, da 65/35 a 35/65. Quando la velocità angolare di rotazione delle ruote di entrambi gli assi è stabilizzata ed equalizzata, il differenziale viene sbloccato. Questi gruppi differenziali trovano largo impiego nell'industria automobilistica sia sui modelli convenzionali che su quelli sportivi.

Vantaggi e svantaggi dei bloccaggi differenziali

+ possibilità di bloccaggio ruota fino al 70%;

Manutenzione minima;

Nessun sobbalzo sul volante;

Il cambio non richiede il versamento di olio speciale;

L'installazione non comporta alcuna difficoltà;

Garantire le migliori prestazioni del veicolo fuoristrada;

Maggiore durata della struttura;

Migliore manovrabilità dell'auto;

Capacità di curvare a velocità più elevate;

L'auto è più facile da uscire da una sbandata.

Nel tempo, il precarico diminuisce;

È necessario sostituire gli elementi di regolazione ogni 40mila chilometri per migliori prestazioni di progettazione;

Il lavoro di adeguamento non tempestivo o tardivo porterà al fatto che il sistema non funzionerà correttamente.

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Quando si sceglie un SUV, molti acquirenti devono essersi imbattuti nel termine "bloccaggio elettronico del differenziale" nella descrizione di un particolare modello. Ma cos'è e come funziona proprio questo differenziale, non tutti i potenziali proprietari di auto di questa classe lo sanno. Nel nostro materiale di oggi, ti diremo in dettaglio a cosa serve un differenziale, quali sono le sue varietà e su quali auto è installato.

Storia della creazione e scopo del differenziale

Sulle vetture dotate di motore a combustione interna, il differenziale è comparso pochi anni dopo la loro invenzione. Il fatto è che le prime copie di macchine alimentate da un motore avevano una manovrabilità molto scarsa. Entrambe le ruote sullo stesso asse ruotavano alla stessa velocità angolare durante la virata, il che portava allo slittamento della ruota che si muoveva lungo il diametro esterno, maggiore del diametro interno. La soluzione al problema è stata trovata semplicemente: i progettisti delle prime auto con motori a combustione interna hanno preso in prestito un differenziale dai carrelli a vapore, un meccanismo inventato nel 1828 dall'ingegnere francese Oliver Pecke-Rom. Era un dispositivo costituito da alberi e ingranaggi attraverso i quali la coppia del motore viene trasmessa alle ruote motrici. Ma dopo aver installato un differenziale sull'auto, è stato scoperto un altro problema: lo slittamento delle ruote, che aveva perso trazione.

Questo di solito si manifestava quando l'auto si muoveva su una strada ricoperta di chiazze di ghiaccio. Quindi la ruota che ha colpito il ghiaccio ha iniziato a girare a una velocità superiore a quella che era sul terreno o sul cemento, il che alla fine ha portato l'auto a sbandare. Quindi i progettisti hanno pensato di migliorare il differenziale in modo che in condizioni simili entrambe le ruote ruotino alla stessa velocità e l'auto non slitti. Il primo a sperimentare la creazione di un differenziale autobloccante fu Ferdinand Porsche.

Gli ci vollero tre anni per sviluppare, testare e commercializzare il cosiddetto differenziale a camme, il primo meccanismo a slittamento limitato che venne installato sui primi modelli del marchio Volkswagen. Successivamente, gli ingegneri si sono sviluppati diversi tipi differenziali, di cui parleremo in seguito.

In un'auto, il differenziale svolge tre funzioni: 1) trasmette dal motore alle ruote motrici, 2) imposta le ruote su diverse velocità angolari, 3) serve in combinazione con la trasmissione finale.

Dispositivo differenziale

Il differenziale, migliorato dai progettisti automobilistici, è disposto sotto forma di un ingranaggio planetario, dove la coppia del motore viene trasmessa attraverso l'albero cardanico e l'ingranaggio conico all'alloggiamento del differenziale. Questo, a sua volta, dirige la coppia a due ingranaggi e distribuiscono già il momento tra i semiassi. La frizione tra gli ingranaggi del satellite e i semiassi ha due gradi di libertà, che consente loro di ruotare a diverse velocità angolari.

Pertanto, il differenziale fornisce una diversa velocità di rotazione delle ruote poste sullo stesso asse, che impedisce anche lo slittamento in curva. Dopo essere stata inventata, l'auto aveva due, e successivamente tre differenziali (con centro), che distribuivano la coppia tra gli assi motori.

È già chiaro che nessuna macchina può fare a meno del differenziale. Nei veicoli a trazione anteriore e posteriore, si trova sull'asse motore. Se l'auto ha un doppio asse motore, nella progettazione della trasmissione vengono utilizzati due differenziali, uno per ciascun asse. Ci sono due differenziali nei veicoli a trazione integrale (per i modelli con plug-in trazione integrale- uno per ogni asse) o tre (per i modelli con trazione integrale permanente - uno per ogni asse, più un differenziale centrale che distribuisce la coppia tra gli assi). Oltre al numero di meccanismi installati su auto con diversi tipi di trasmissione, i differenziali si distinguono per il tipo di blocco.

Varietà di differenziali

In base al tipo di blocco, i differenziali sono divisi in due: blocco manuale ed elettronico. Il manuale, come suggerisce il nome, viene eseguito manualmente dal conducente utilizzando un pulsante o un interruttore a levetta. In questo caso gli ingranaggi satelliti del meccanismo sono bloccati, le ruote motrici si muovono alla stessa velocità. In genere, sui SUV viene fornito un bloccaggio del differenziale manuale.

Il bloccaggio del differenziale elettronico o automatico viene effettuato tramite una centralina elettronica che, analizzando le condizioni del manto stradale (sfruttando le informazioni dei sensori e del controllo di trazione), blocca le marce satellitari stesse.

Range Rover Sport Differenziale posteriore a controllo elettronico

In base al grado di bloccaggio, questo dispositivo è suddiviso in un differenziale con bloccaggio completo e un differenziale con bloccaggio parziale degli ingranaggi del satellite.

Il blocco completo del differenziale implica un arresto del 100% della rotazione degli ingranaggi satelliti, in corrispondenza del quale il meccanismo stesso inizia a svolgere la funzione di una frizione convenzionale, trasmettendo una coppia equivalente a entrambi i semiassi. Di conseguenza, entrambe le ruote ruotano alla stessa velocità angolare. Se una delle ruote perde trazione, tutta la coppia viene trasferita alla ruota con una presa migliore, che ti consentirà di superare l'impassibilità. Tale dispositivo differenziale viene utilizzato su SUV e altri.

Il bloccaggio parziale del differenziale comporta un arresto incompleto della rotazione degli ingranaggi del satellite, cioè con slittamento. Questo effetto è ottenuto grazie ai cosiddetti differenziali autobloccanti. A seconda di come funziona questo meccanismo si dividono in due tipologie: Speed ​​sensitive (funzione con differenza delle velocità angolari di rotazione dei semiassi) e Torque sensitive (funzione con diminuzione della coppia su uno dei semiassi) -assi). Tale dispositivo differenziale viene utilizzato sui SUV Mitsubishi Pajero, Audi con, BMW con sistema X-Drive e così via.

I differenziali appartenenti al gruppo sensibile alla velocità hanno un design diverso. Esiste un meccanismo in cui l'accoppiamento viscoso svolge il ruolo di differenziale. Si tratta di un serbatoio posto tra il semiasse e il rotore dell'albero di trasmissione, riempito con uno speciale liquido viscoso, nel quale, a loro volta, vengono immersi i dischi articolati con il semiasse e il rotore. Quando la velocità angolare di rotazione delle ruote è diversa (una ruota ruota più velocemente dell'altra), anche i dischi nel serbatoio iniziano a ruotare a velocità diverse, ma il fluido viscoso equalizza gradualmente la loro velocità e, di conseguenza, la coppia. Non appena le velocità angolari di entrambe le ruote sono uguali, l'accoppiamento viscoso viene disattivato. Per le sue caratteristiche, un giunto viscoso è meno affidabile di un differenziale a frizione, pertanto viene installato su veicoli progettati per superare modifiche di medio grado fuoristrada o auto sportive.

Un altro meccanismo differenziale appartenente al gruppo Speed ​​sensitive è il differenziale gerotor. Qui il ruolo del blocco, a differenza dell'accoppiamento viscoso, è svolto dalla pompa dell'olio e dalle piastre di attrito, che sono montate tra la scatola del differenziale e l'ingranaggio satellite dei semiassi. Ma il principio di funzionamento è per molti versi simile a quello di un giunto viscoso: quando si verifica una differenza nelle velocità angolari delle ruote motrici, la pompa pompa olio sui dischi di attrito che, sotto pressione, bloccano la scatola del differenziale e il ruota dentata finché le velocità delle ruote non sono uguali. Non appena ciò accade, la pompa smette di funzionare e il blocco viene rilasciato.

Anche i differenziali appartenenti al gruppo Sensibile alla coppia hanno un design diverso. Ad esempio, esiste un meccanismo che utilizza un differenziale a frizione. La sua caratteristica è la differenza nelle velocità angolari di rotazione delle ruote quando l'auto si muove in linea retta e in curva. Quando si guida su una strada rettilinea, la velocità angolare di entrambe le ruote è la stessa e in curva il suo valore è diverso per ciascuna ruota. Ciò si ottiene installando una frizione a frizione tra la scatola del differenziale e l'ingranaggio satellite, che aiuta a migliorare la trasmissione della coppia alla ruota che ha perso trazione.

Un altro tipo di differenziali è con ingranaggi ipoidi (a vite senza fine oa vite) ed elicoidali. Sono condizionalmente divisi in tre gruppi.

Il primo è con ingranaggi ipoidi, in cui ogni semiasse ha i propri ingranaggi satelliti. Sono combinati tra loro mediante ingranaggi cilindrici e l'asse dell'ingranaggio è perpendicolare al semiasse. Se c'è una differenza nelle velocità angolari delle ruote motrici, gli ingranaggi dei semiassi sono incuneati, si forma attrito tra l'alloggiamento del differenziale e gli ingranaggi. C'è un bloccaggio parziale del differenziale e la coppia viene trasmessa all'asse, la cui velocità angolare è minore. Non appena le velocità angolari delle ruote si allineano, il blocco viene disattivato.

Il secondo è con ingranaggi elicoidali, in cui ogni semiasse ha anche i propri ingranaggi satelliti (sono elicoidali), ma i loro assi sono paralleli ai semiassi. E queste unità sono combinate tra loro con l'aiuto di ingranaggi elicoidali. I satelliti in questo meccanismo sono installati in apposite nicchie sulla cassa differenziale. Quando la velocità angolare di rotazione delle ruote è diversa, si verifica l'incuneamento degli ingranaggi che, accoppiandosi con gli ingranaggi nelle nicchie dell'alloggiamento del differenziale, lo bloccano parzialmente. In questo caso, la coppia è diretta al semiasse, la cui velocità di rotazione è inferiore.

Il terzo - con ingranaggi elicoidali dei semiassi e ingranaggi elicoidali dei satelliti, che sono paralleli tra loro. Questo tipo viene utilizzato nella progettazione del differenziale centrale. Grazie al disegno planetario del differenziale, è possibile, mediante bloccaggio parziale, spostare la coppia su quell'asse, la cui velocità angolare di rotazione delle ruote è inferiore. La gamma di tale spostamento è molto ampia: da 65/35 a 35/65. Quando viene stabilita una velocità angolare equivalente di rotazione delle ruote degli assi anteriore e posteriore, il differenziale viene sbloccato.

Questi gruppi di differenziali hanno trovato largo impiego nell'industria automobilistica: vengono installati sia sui modelli “civili” che su quelli sportivi.

Il suo scopo principale è distribuire, modificare e trasmettere la coppia e, se necessario, garantire la rotazione di due utenze con velocità angolari diverse.

Il differenziale dell'asse è un differenziale progettato per guidare le ruote motrici, ma se è installato tra gli assi motori in un veicolo a trazione integrale, l'intervallo centrale.

Di norma, il differenziale dell'auto si trova nei seguenti punti:

• Assi motore in un veicolo a trazione integrale - nel caso di trasferimento
• Trazione della ruota motrice in un veicolo a trazione integrale - nel basamento dell'asse posteriore e anteriore
• Trazione della ruota motrice in un veicolo a trazione anteriore - nel cambio
• Ruote motrici in un veicolo a trazione posteriore - alloggiamento dell'assale posteriore

Il differenziale è basato su un riduttore epicicloidale. Il tipo di marcia utilizzato nel cambio suddivide condizionalmente il differenziale nei seguenti tre tipi:

• Verme
• Cilindrico
• Conico

L'ingranaggio a vite senza fine è il differenziale più versatile e può essere installato sia tra gli assi che tra le ruote. Il tipo cilindrico, di regola, si trova nelle auto tra gli assi. Il tipo conico è utilizzato principalmente come interwheel.

Ci sono anche differenziali asimmetrici e simmetrici dell'auto. Il tipo asimmetrico è installato tra due assali motore e consente la trasmissione della coppia in varie proporzioni. Il tipo simmetrico, di norma, è installato sugli ingranaggi principali e consente di trasmettere la coppia a due ruote di uguale valore.

Dispositivo differenziale automobilistico

Gli elementi principali del differenziale sono:

• Ingranaggi laterali
• Pignoni
• Telaio

Schema di un differenziale per auto a trazione anteriore:
1 - ingranaggio condotto dell'ingranaggio principale; 2 - un frammento dell'ingranaggio principale; 3 - asse dei satelliti; 4 - satellitare; 5 - caso differenziale; 6 - albero flangiato destro; 7 - premistoppa; 8 - cuscinetto a rulli conici; 9 - ingranaggio laterale; 10 - albero flangiato sinistro; 11 - un frammento della scatola del cambio.

Gli ingranaggi satellitari, nel loro principio di funzionamento, assomigliano a un riduttore epicicloidale e servono a collegare tra loro l'alloggiamento e l'ingranaggio laterale. Questi ultimi, a loro volta, sono collegati tramite scanalature alle ruote motrici. Vari progetti utilizzano quattro o due satelliti, in automobili la seconda opzione è più comunemente usata.

Coppa differenziale o alloggiamento: il suo scopo principale è trasmettere la coppia dall'ingranaggio principale agli ingranaggi laterali attraverso i satelliti. Al suo interno si trovano gli assi per la rotazione del satellite.

Ingranaggi solari o ingranaggi semiassiali - progettati per trasmettere la coppia con l'ausilio di semiassi alle ruote motrici. Gli ingranaggi sinistro e destro possono avere lo stesso o diverso numero di denti. A loro volta, gli ingranaggi numero diverso i denti sono usati per formare un differenziale asimmetrico e con lo stesso numero - per uno simmetrico.

Il principio di funzionamento di un differenziale automobilistico

Il differenziale funziona così: facendo ruotare una delle ruote motrici della vettura, la seconda inizierà a ruotare in senso contrario, ma deve essere soddisfatta la condizione di immobilità del cardano. In questo caso, gli stelliti ruotano sui propri assi, svolgendo il ruolo di un ingranaggio.

Se si avvia il motore e si innesta la frizione e uno qualsiasi degli ingranaggi, l'albero cardanico inizierà a ruotare, trasmettendo la sua coppia attraverso gli ingranaggi cilindrici e conici della scatola del differenziale.

Così, mentre l'auto si muove lungo una traiettoria curva, una ruota rallenta, mentre la seconda, al contrario, la aumenta. Di conseguenza, lo slittamento e lo slittamento delle ruote vengono eliminati e ciascuna di esse ruota alla velocità necessaria per un movimento sicuro.

Quando l'auto si muove in linea retta, non succede molto e il differenziale trasmette la coppia a entrambe le ruote nello stesso rapporto. Gli ingranaggi semiassiali ruotano con la stessa velocità angolare, poiché i satelliti in questo caso sono in uno stato stazionario.

Quando si guida su superfici scivolose, il differenziale presenta uno svantaggio significativo: può causare uno slittamento laterale dell'auto, poiché la ruota che slitta ha una bassa aderenza alla superficie e inizia a ruotare al minimo.

I differenziali per auto più semplici hanno un altro inconveniente. Quando lo sporco o altri elementi di terze parti si intromettono tra le scanalature, la coppia può essere trasmessa in un rapporto diverso, anche da 0 a 100. Pertanto, una ruota rimarrà in una posizione completamente statica.

I modelli moderni sono praticamente privi di questo inconveniente. Il loro dispositivo è diverso manuale o automatico più rigido. Inoltre, in molte autovetture moderne sono installati sistemi di stabilizzazione e stabilità direzionale, che consentono di ottimizzare la distribuzione della coppia in base alla traiettoria dell'auto.

Come funziona il differenziale - video: