Consiste em um diferencial. Como diferentes tipos de diferenciais funcionam.

Diferencial - um mecanismo que distribui o torque entre os eixos de saída e as velocidades dos elementos individuais podem ser diferentes. Este dispositivo é usado na construção de unidades de carro. O torque recebido do cardan (ou caixa de câmbio) é distribuído entre os semi-eixos esquerdo e direito. Também usado para compartilhar o momento entre os eixos (leading), se nós estamos falando sobre veículos com tração nas quatro rodas.

O diferencial é um componente muito importante, e é um dos principais elementos da transmissão. A localização deste dispositivo no carro:

• carros com tração dianteira - caixa de câmbio;
• carros com tração traseira - carcaça do eixo traseiro;
• carro com tração nas quatro rodas - cárter traseiro e dianteiro;
• veículo com tração nas quatro rodas - caixa de transferência (tração por eixo);
• no caso de veículos com tração 8 × 8 ou 6 × 6, são instalados diferenciais inter-bogie adicionais;

Forneceremos informações sobre a operação e os tipos de diferenciais centrais abaixo.

Quando isso acontece movimento retilíneo em uma estrada plana, o caminho percorrido pelas rodas motrizes será igual (mesma velocidade angular). Durante este movimento, a rotação de todos os planetas, engrenagens e carcaça do diferencial é síncrona. O momento rotacional é transmitido a este mecanismo por uma engrenagem (5, Fig. b). É importante notar também que, durante esse movimento, o torque de cada roda é o mesmo, e as engrenagens (meio-eixo) são presas por satélites (4), que estão em estado estático em relação ao seu eixo.

um design;

b - processo de trabalho (movimento retilíneo);

c - fluxo de trabalho (rotação);

1. tigela (caso);
2. engrenagem lateral;
3. cruzar;
4. satélites;
5. engrenagem movida (engrenagem principal);
6. eixo de acionamento (engrenagem principal);
7. eixo do eixo.

Durante a entrada numa curva (Fig. “c”), o percurso percorrido pela roda que percorre o raio “interior” é menor do que o da roda oposta, pelo que a sua velocidade deverá variar. A engrenagem lateral (2) deve desacelerar, enquanto a carcaça e os satélites devem encostar na engrenagem lateral à esquerda. Devido ao início da rotação dos satélites em torno de seu próprio eixo, a velocidade de rotação da engrenagem semiaxial direita aumentará, o que permite que as rodas motrizes tenham diferentes velocidades de rotação e, ao mesmo tempo, evite escorregar e Deslizamento. Vale a pena notar que a roda com maior velocidade de rotação tem um torque menor.

Se considerarmos o diferencial, que tem um design clássico, então a desvantagem mais importante é o deslizamento de uma das rodas no momento da perda de contato com a superfície da estrada. O fato é que a velocidade de rotação da roda no estado "suspenso" é quase o dobro da velocidade de rotação da mesma roda em contato total com a estrada (em frente) e um número igual de rotações da marcha (conduzida) do diferencial. A segunda roda permanece estática. A razão é muito pequeno valor o torque que lhe é fornecido, pois durante a rotação da roda “suspensa” o valor do momento de resistência à rotação também é bastante insignificante. Conseqüentemente, o torque da roda oposta também é pequeno, por isso está em um estado estático. Caso haja resistência significativa durante o deslizamento e em velocidades mais altas (lama, areia, etc.), o torque será maior do que na situação de deslizamento e, portanto, mais torque será transferido para a outra roda. Isso permite que o veículo se mova lentamente. Uma roda que está patinando “consome” mais energia, que é gasta no aquecimento dos pneus, da pista, etc. Em geral, o deslizamento reduz a patência de um carro com diferencial livre. Para eliminar esse problema, os mecanismos de bloqueio do diferencial nos carros, que são manuais e automáticos.

Basicamente, a caixa de transferência do carro é o local de instalação do mecanismo do diferencial central. É assimétrico e simétrico. No primeiro caso, a distribuição do torque ocorre na proporção necessária e, no caso de um diferencial simétrico, o momento é distribuído igualmente.

O diferencial central pode ser sem mecanismo de travamento, de forma que os eixos possam girar com velocidades diferentes. Os diferenciais também podem ser com bloqueio manual e autotravamento. Na primeira variante, o torque é distribuído à força entre os semi-eixos. O resultado do bloqueio forçado é um desligamento parcial ou total do diferencial, o que causa uma conexão rígida dos eixos traseiro e dianteiro.

Basicamente, para realizar plenamente as capacidades dos veículos com tração nas quatro rodas, são utilizados diferenciais autotravantes, que possuem vários tipos de projetos, cada um dos quais difere no princípio de operação.

> Diferencial

Transmissão

Finalidade, princípio de operação do diferencial

O diferencial é projetado para transmitir torque de engrenagem principal aos semi-eixos e permite que eles girem em diferentes velocidades ao virar o carro e em estradas irregulares.

Nos carros, são utilizados diferenciais de engrenagens cônicas (Fig. a), que consistem em engrenagens semiaxiais 3, satélites 4 e uma caixa que os une, presa à engrenagem acionada do comando final.

a - as rodas giram na mesma frequência, b - o movimento das rodas na curva
1 - eixo dos satélites, 2 - engrenagem acionada, 3 - engrenagens laterais, 4 - satélite,
5 - engrenagem motriz, 6 - eixos.

Diferenciais deste tipo são usados ​​entre as rodas dos eixos motrizes como entre rodas. Para carros diferentes, eles diferem no design da carroceria e no número de satélites. Diferenciais chanfrados também são usados ​​como diferenciais centrais. Nesse caso, eles distribuem o torque entre os comandos finais dos eixos motrizes.

Para simplificar, a figura não mostra o caso diferencial, portanto, para consideração do princípio de operação, assumiremos que o eixo 1 dos satélites está instalado no caso. Quando a engrenagem motriz 5 e a engrenagem movida 2 da engrenagem principal giram, o torque é transmitido ao eixo 1 dos satélites, depois através dos satélites 4 para as engrenagens laterais 3 e para o eixo 6.

Ao dirigir em linha reta e estrada plana rodas traseiras encontram a mesma resistência e giram com a mesma frequência (Fig. a). Os satélites não giram em torno de seu eixo e o mesmo torque é transmitido para ambas as rodas. Assim que as condições de condução mudam, por exemplo, em uma curva (Fig. b), o semi-eixo esquerdo começa a girar mais lentamente, pois a roda à qual está conectado encontra muita resistência. Os satélites entram em rotação em torno de seu eixo, girando na engrenagem semi-axial de desaceleração (esquerda) e aumentando a velocidade do semi-eixo direito. Como resultado, a roda direita acelera sua rotação e percorre um longo caminho ao longo do arco do raio externo.

Simultaneamente com a mudança nas velocidades das engrenagens laterais, o torque nas rodas muda - o torque cai na roda em aceleração. Como o diferencial distribui os torques pelas rodas igualmente, nesse caso, também ocorre uma diminuição do torque na roda que desacelera. Como resultado, o momento total nas rodas diminui e as propriedades de tração do carro são reduzidas. Isso tem um efeito negativo na permeabilidade do veículo ao dirigir fora de estrada e em estradas escorregadias, ou seja, uma das rodas está parada (por exemplo, em um buraco), enquanto a outra está escorregando neste momento (em terra úmida, argila, neve). Mas em estradas com boa aderência, o diferencial cônico proporciona melhor estabilidade e controle, e o motorista não precisa trocar os pneus gastos todos os dias.

1 - flange; 2 - eixo da engrenagem motriz; 3 - engrenagem motriz; 4 - engrenagem acionada;
5 - rodas motrizes (traseiras); 6 - semi-eixos; 7 - caixa da engrenagem principal.

Tipos de diferenciais.

Para aumentar a capacidade de cross-country do veículo ao dirigir fora de estrada, são usados ​​​​diferenciais com travamento forçado ou diferencial com travamento automático.

A essência do travamento forçado é que o elemento principal (caixa) do diferencial no momento em que a trava é acionada é rigidamente conectado à engrenagem lateral. Para isso, é fornecido um dispositivo remoto especial com embreagem de engrenagem.

Diferencial autotravante de deslizamento limitado (came), mostrado na fig. a, b. Consiste em rodas dentadas internas 5 e externas 6, entre os cames dos quais são colocados os crackers 3 do separador 4. O separador é feito de uma só peça com o copo diferencial esquerdo e é conectado à engrenagem movida da transmissão final. O copo direito (não mostrado no desenho) cobre livremente a roda dentada externa e, junto com o copo esquerdo, forma a carcaça do diferencial. As rodas dentadas do diferencial com suas estrias internas são conectadas aos semi-eixos 1.

Quando a engrenagem acionada da engrenagem principal gira e o carro se move em linha reta, os crackers exercem a mesma pressão nos cames de ambas as rodas dentadas e os fazem girar na mesma velocidade.

Se uma das rodas atinge a superfície da estrada com alta resistência ao movimento, a roda dentada associada a ela começa a girar em uma frequência menor que a gaiola. Os biscoitos, estando no separador, exercem mais pressão sobre os cames da roda dentada e aceleram sua rotação.

Assim, nos pontos de contato dos crackers com os cames das estrelas, ocorre um aumento do atrito, o que impede uma forte mudança nas velocidades relativas de ambas as rodas dentadas, e as rodas giram aproximadamente na mesma velocidade angular. Devido às forças de fricção dos crackers nos cames, ocorre uma redistribuição dos momentos. Na roda dentada de aceleração, as forças de atrito são direcionadas contra a rotação, na roda dentada atrasada - na direção da rotação. O torque na roda dentada atrasada aumenta e na roda dentada de aceleração diminui no momento das forças de atrito, como resultado, o deslizamento da roda é excluído.

As principais avarias da engrenagem principal e do diferencial

O ruído (“uivo” da engrenagem principal) ao dirigir em alta velocidade ocorre devido ao desgaste das engrenagens, seu ajuste incorreto ou na ausência de óleo na caixa da engrenagem principal. Para eliminar o mau funcionamento, é necessário ajustar o engate da engrenagem, substituir as peças gastas e restaurar o nível do óleo.

O vazamento de óleo pode ocorrer através de vedações e conexões soltas. Para eliminar o mau funcionamento, substitua as vedações, aperte os fixadores.

Operação da engrenagem principal e do diferencial.

Como qualquer engrenagem, a transmissão final e as engrenagens diferenciais requerem “lubrificação e carinho”. Sobre "bondade". Embora todos os detalhes da engrenagem principal e do diferencial pareçam peças maciças de ferro, eles também têm uma margem de segurança. Portanto, as recomendações relativas a partidas e frenagens bruscas, engate brusco da embreagem e outras sobrecargas da máquina permanecem em vigor. Peças de fricção e dentes de engrenagens, inclusive, devem ser constantemente lubrificados - já sabemos disso. Portanto, o óleo é derramado no cárter do eixo traseiro (para carros com tração traseira) ou no cárter do bloco - caixa de câmbio, engrenagem principal, diferencial (para carros com tração dianteira), cujo nível deve ser periodicamente monitorou. O óleo no qual as engrenagens operam tende a "vazar" por vazamentos nas juntas e por vedações de retenção de óleo desgastadas. E, no entanto, qualquer cárter deve ter uma conexão constante com a atmosfera. Quando o calor é gerado em uma caixa bem fechada com engrenagens e óleo, o que é inevitável durante a operação dos mecanismos, a pressão interna aumenta drasticamente e, com certeza, o óleo encontrará algum tipo de orifício. Para não adicionar óleo duas vezes ao dia, você deve estar ciente de uma pequena parte de qualquer cárter - um respiro. Esta é uma tampa com mola que cobre a ventilação ou o tubo. Com o tempo, ele "gruda" e o cárter pode perder a conexão com a atmosfera. Na próxima troca de óleo programada ou antes, se necessário, gire as tampas e reponha as molas de todos os respiros das unidades do seu carro. Como resultado desta operação simples, pequenos vazamentos de óleo podem parar.

Geralmente é difícil para o motorista médio entender a gama de sons que seu carro “doente” faz. Não o suficiente para possuir boa audição, você também precisa entender o que significam esses “uivos”, “triturações” e outros “rangedos” vindos de certas áreas do carro. No entanto, você pode restringir um pouco a área de solução de problemas. Se você suspeitar de algum problema com a transmissão, levante uma das rodas motrizes do carro (e certifique-se de abaixá-la sobre a "cabra" - um suporte estável). Ligue o motor e, ao engatar a marcha, faça esta roda girar. Olhe para tudo que está girando, ouça tudo que emite sons suspeitos. Em seguida, levante a roda do outro lado. Com o aumento do ruído, vibrações e vazamentos de óleo - comece a procurar seu mestre, a quem você pode dizer com orgulho que seu carro está com problemas à esquerda, não à direita.

Muitos que iam comprar um SUV, na hora de escolher um determinado modelo, claro, podiam se deparar com o termo “travamento do diferencial”. Mas o que é isso? Assim? E qual é o princípio de funcionamento e a necessidade desse diferencial? Como mostra a prática, nem todos os futuros "motoristas de jipe" em potencial sabem.

Neste artigo, falaremos sobre o que é um diferencial E por que ele está no carro. Em quais variedades ele vem e em quais carros ele deve ser instalado?

História do diferencial

O surgimento do diferencial no mundo automotivo não demorou a chegar. Apenas alguns anos depois, depois que os primeiros carros com motor de combustão interna (ICE) começaram a sair da linha de montagem. Por muito tempo, as coisas não eram tão boas quanto agora, e as primeiras amostras de automóveis que funcionavam com a ajuda de um motor eram muito mal controladas.

As rodas localizadas no mesmo eixo giravam na mesma velocidade angular durante a curva, e isso já fazia com que a roda que girava ao longo do diâmetro externo escorregasse fortemente. Resolvemos esse problema de maneira simples: pegando emprestado o diferencial dos carrinhos a vapor.

Este mecanismo foi inventado na França em 1828 engenheiro Oliver Pekke-Rom. Era um dispositivo que consistia em eixos e engrenagens. Por meio dele, o torque do motor de combustão interna era transmitido às rodas motrizes, mas outro azar aconteceu - as rodas começaram a patinar, perdendo tração com o asfalto. Freqüentemente, isso se manifestava ao dirigir em uma estrada com áreas geladas.

A roda, que estava no gelo, girou a uma velocidade maior do que a roda, que permaneceu em uma superfície mais adequada para o movimento. Isso levou a uma derrapagem. Depois que os projetistas começaram a pensar em como ajustar o diferencial para que as rodas girassem na mesma velocidade, a fim de evitar o aparecimento de derrapagens.

A primeira pessoa a experimentar um diferencial com deslizamento mínimo foi ninguém menos que Fernando Porsche. Demorou pelo menos três anos. Eles foram equipados com os primeiros modelos de carros da marca. Nas décadas seguintes, os engenheiros desenvolveram vários tipos de diferenciais, sobre os quais falaremos a seguir.

Princípio de operação e dispositivo

Vamos talvez começar com o tipo de diferencial mais fácil de considerar, o diferencial aberto. Começaremos com o tipo mais simples de diferencial, chamado diferencial aberto. Então, O design do diferencial inclui as seguintes partes:

- Eixo de transmissão. Sua tarefa é transmitir torque. O eixo o leva da transmissão até o início do diferencial.

- Engrenagem de acionamento do eixo de transmissão. Engrenagem em forma de cone helicoidal, necessária para o acoplamento de mecanismos diferenciais.

- Engrenagem de anel. Um elemento que é conduzido. Ele também tem a forma de um cone e é girado por uma engrenagem motriz. O sistema das engrenagens motriz e movida juntas é chamado de transmissão final. Serve como etapa final na redução da velocidade de rotação que eventualmente atinge as rodas. A engrenagem motriz é muito menor em tamanho do que a coroa., portanto, para realizar uma volta do escravo, o primeiro precisa fazer mais de uma volta em torno de seu eixo.

- Engrenagens de meio eixo. São última fronteira transmissão de rotação do eixo de transmissão para as rodas.

- Satélites- Este é um mecanismo planetário que desempenha um papel fundamental ao fornecer diferentes velocidades angulares das rodas ao girar.

Quando você se move em linha reta em seu carro, todo o mecanismo diferencial gira na mesma velocidade: o eixo piloto gira na mesma velocidade que os semi-eixos, respectivamente, as próprias rodas giram na mesma velocidade. Mas assim que você gira o volante, a situação muda radicalmente instantaneamente. Os principais jogadores agora satélites se projetam, que são desbloqueados sob a influência da diferença de cargas nas rodas quando, por exemplo, uma roda começa a patinar e, portanto, se move mais rápido.

Toda a potência do motor passa diretamente por eles. E como os satélites são duas engrenagens independentes, há uma transferência de diferentes velocidades de rotação para dois semi-eixos. Mas o poder não é dividido igualmente, e é transmitido para a roda que está se movendo na borda externa da curva do carro. Consequentemente, ele começa a girar muito mais rápido devido à adição quantitativa de revoluções. E a diferença na distribuição de potência entre as rodas é tanto maior, quanto menor o raio de giro do carro, ou seja, quanto mais você gira o volante.

O que é um bloqueio do diferencial e como funciona?

Bloqueio do diferencial- este é um dos maneiras mais eficazes melhorar o desempenho off-road do carro. Qualquer carro destinado direta ou indiretamente ao off-road é equipado de fábrica com um mecanismo que bloqueia o diferencial central. Além disso, os carros são equipados com mecanismos que bloqueiam os eixos dianteiro e traseiro.

O bloqueio deste mecanismo, como qualquer solução tecnológica, tem suas vantagens e desvantagens. Para entender quando é necessário usar bloqueios diferenciais e quais casos simplesmente proíbem seu uso, você precisa entender os princípios em que se baseia sua operação.

Tente fazer um salto em distância de um lugar no inverno com neve. Sim. Mas não funciona, e tudo porque um de seus pés estava em uma superfície escorregadia e gelada e o outro em piso seco. Por causa disso, não foi possível dar um salto no campeonato. Uma perna escorregou debaixo de você e o cérebro não se orientou a tempo e não deu o comando para colocar toda a força para empurrar a outra perna. O resultado desse experimento é bastante engraçado e cômico: suas pernas se separaram e você quase desmaiou no quinto ponto.

Então, o que fazer neste caso, para que ambas as pernas tenham a oportunidade de empurrar perfeitamente o chão? E tudo é muito, muito simples. Você só precisa transformar duas pernas em uma, amarrando-as firmemente com um cinto ou arnês forte. Agora eles trabalharão como uma unidade e usarão a força máxima de impulso de um solo estável com boa aderência. Um processo semelhante ocorre no carro no momento da interação de suas rodas motrizes com a estrada.

Vamos imaginar uma situação em que um carro com tração traseira para aleatoriamente de modo que sua roda esquerda esteja em uma superfície escorregadia e sua roda direita esteja no asfalto. Como você sabe, diferencial central de baixa fricção padrão, que está localizado na eixo traseiro veículo, sempre fornece às rodas força circunferencial igual. A roda esquerda, que está no gelo, não consegue sair de uma superfície escorregadia com muito esforço devido à falta de tração.

E por causa disso, o diferencial não é capaz de lhe proporcionar um grande esforço, já que isso é simplesmente impossível fisicamente. E neste caso uma força semelhante será aplicada à roda que está localizado na superfície do asfalto. Irá uniformizar as forças que estão distribuídas entre as rodas, focando na roda esquerda.

Como resultado, o carro se moverá escorregando, mas lentamente. Suas rodas não poderão usar força suficiente para empurrar, o que seria necessário para a aderência da roda direita, que nas condições dadas não será nem mais nem menos, mas até sete vezes maior que a da esquerda. Devido a essa propriedade de distribuir a força de tração igualmente, a roda direita usará apenas um sétimo de sua capacidade de tração. Simplificando, o empurrão poderia ter sido sete vezes mais forte, mas o diferencial não aplicou força suficiente para fazer a manobra.

Portanto, é necessário implementar tal ligação entre as rodas para garantir a rotação ou deslizamento da junta, como se fosse uma única roda. Para resolver esse problema, é utilizado um mecanismo especial que bloqueia a rotação das engrenagens diferenciais e conecta as duas rodas entre si por uma conexão rígida condicional com rotação constante e a mesma velocidade. Tal mecanismo é chamado de "mecanismo de bloqueio diferencial (desconexão)", ou nas pessoas comuns - um bloqueio.

Um diferencial travado não é capaz de equalizar a força entre as rodas, tornando-as conectadas por um único eixo. Como resultado, cada roda recebe a força máxima possível, necessária para a melhor aderência das rodas. Portanto, onde a aderência das rodas com a superfície da estrada for melhor, mais força será aplicada ali.

Quais são os diferenciais

A base do diferencial é uma caixa de engrenagens planetárias. O tipo de engrenagem que é usado pode dividir condicionalmente o diferencial em três tipo:

- Minhoca;

Cilíndrico;

Cônico.

O diferencial helicoidal é o mais versátil e é instalado tanto entre os eixos quanto entre as rodas. O tipo cilíndrico geralmente está localizado em SUVs entre os eixos. O tipo cônico é usado principalmente como um diferencial de eixo transversal.

Alocar o mesmo simétrico E assimétrico diferenciais. O design do diferencial assimétrico é instalado em veículos com tração nas quatro rodas entre os eixos, distribuindo o torque em várias proporções. O tipo simétrico transmite torque igual ao eixo entre as duas rodas. Os diferenciais também são divididos de acordo com o tipo de bloqueio:fechadura manual e fechadura eletrônica.

Bloqueio manual do diferencial

Com base no nome, o bloqueio do diferencial do eixo é ativado por iniciativa do motorista pressionando um botão ou acionando uma determinada chave seletora. Nesse caso, as engrenagens satélites são bloqueadas, fazendo com que as rodas motrizes comecem a girar na mesma velocidade. Freqüentemente, os SUVs são equipados com trava manual do diferencial. Recomenda-se ligá-lo para superar condições off-road difíceis e desligá-lo ao entrar em uma estrada de asfalto regular.

Bloqueio do diferencial eletrônico ou automático

O travamento automático do diferencial é realizado por comandos da unidade de controle eletrônico, que analisa o estado em que se encontra a superfície da estrada, por meio do ABS e do ESP. A ECU então bloqueia as engrenagens do satélite por conta própria. De acordo com o grau de bloqueio, este dispositivo pode ser dividido condicionalmente em diferencial com bloqueio total e parcial.

Bloqueio do diferencial completo

A inclusão de tal trava implica no fato de que as engrenagens satélites param completamente, e o mecanismo assume as funções de uma embreagem convencional, transmitindo assim um torque igual aos dois semieixos. Como resultado, ambas as rodas giram na mesma velocidade angular. Se acontecer de pelo menos uma roda perder aderência, o torque dela é totalmente transferido para a outra roda, que resta para forçar o off-road. Tal dispositivo diferencial foi implementado com sucesso em Toyota Land Cruiser, Mercedes-Benz Classe G e outros.

Bloqueio parcial do diferencial

Acionar esta trava não para completamente as engrenagens do satélite, mas permite que elas deslizem. Este efeito está disponível graças aos diferenciais autotravantes. Dependendo do tipo de operação deste mecanismo, ele é dividido em dois tipos: Sensível à velocidade(ativado quando é percebida uma diferença nas velocidades angulares de rotação dos semi-eixos) e Sensível ao torque(ativado em caso de diminuição do torque de um semi-eixo) Este tipo de operação do dispositivo diferencial pode ser encontrado em SUVs Mitsubishi Pajero, Audi Q-series e BMW X-series.

grupo diferencial Sensível à velocidade difere em estrutura. Um desses mecanismos é aquele em que função diferencial realiza acoplamento viscoso. O acoplamento viscoso difere do diferencial de atrito em sua menor confiabilidade. É por isso que tem lugar para ser instalado em carros que não são projetados para superar selvas intransponíveis e vaus profundos ou em carros com caráter esportivo.

Outro mecanismo que representa o grupo sensível à velocidade é chamado de diferencial gerotor. O papel dos elementos de bloqueio aqui é desempenhado por uma bomba de óleo e placas de fricção montadas entre a caixa do diferencial e as engrenagens satélites dos semieixos. Embora de acordo com o princípio de operação, seja semelhante a um acoplamento viscoso.

Diferenciais que pertencem ao grupo Sensível ao torque também são diferentes em seu design. Por exemplo, existe um mecanismo que usa um diferencial de fricção. Sua peculiaridade reside na diferença nas velocidades angulares das rodas nas curvas e ao se mover em linha reta. Quando o carro se move em linha reta, a velocidade angular de rotação de ambas as rodas é a mesma e, nas curvas, o torque das rodas é diferente.

Outro tipo de diferenciais - com engrenagens hipóides e helicoidais. Eles são subdivididos em três grupos.

Primeiro – com engrenagem hipoide

Aqui, cada eixo possui suas próprias engrenagens satélites. Eles são presos uns aos outros por engrenagens retas, localizadas perpendicularmente entre si. Em caso de diferença nas velocidades angulares das rodas motrizes, as engrenagens dos semi-eixos são travadas. Como resultado, as engrenagens roçam na caixa do diferencial. O diferencial é parcialmente bloqueado e o torque é redistribuído para o eixo, com menor velocidade de rotação angular. Após equalizar as velocidades semi-axiais, o bloqueio é desativado.

Segundo – com engrenagem helicoidal

Semelhante ao primeiro, mas a localização das engrenagens satélites é paralela aos semieixos. Essas unidades são unidas umas às outras por engrenagens helicoidais. Os satélites deste mecanismo são montados em nichos especiais na caixa do diferencial.Quando há diferença na velocidade angular de rotação da roda, as engrenagens se encaixam e se encaixam nas engrenagens que estão nos nichos da caixa do diferencial. Há um bloqueio parcial. A direção do torque é determinada no eixo com uma velocidade de rotação menor.

Terceiro – com engrenagens helicoidais de semi-eixos e engrenagens helicoidais de satélites

Usado em diferenciais centrais. O princípio é o mesmo - mudar o torque para um eixo com menos rotação. A faixa de deslocamento desta espécie é bastante grande - de 65/35 a 35/65. Quando a velocidade angular de rotação das rodas de ambos os eixos é estabilizada e equalizada, o diferencial é desbloqueado. Esses grupos diferenciais são amplamente utilizados na indústria automotiva em modelos convencionais e esportivos.

Vantagens e desvantagens dos bloqueios diferenciais

+ possibilidade de bloqueio das rodas até 70%;

Manutenção mínima;

Sem solavancos no volante;

A caixa de engrenagens não requer derramamento de óleo especial;

A instalação não apresenta dificuldades;

Garantir o melhor desempenho do veículo off-road;

Maior vida útil da estrutura;

Melhor manuseio do carro;

Capacidade de fazer curvas em velocidades mais altas;

O carro é mais fácil de sair de uma derrapagem.

Com o tempo, a pré-carga cai;

É necessário substituir os elementos de ajuste a cada 40 mil quilômetros para melhor desempenho do projeto;

O trabalho de ajuste não oportuno ou tardio levará ao fato de que o sistema não funcionará corretamente.

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Ao escolher um SUV, muitos compradores já devem ter se deparado com o termo “travamento eletrônico do diferencial” na descrição de determinado modelo. Mas o que é e como funciona esse diferencial, nem todos os potenciais proprietários de carros dessa classe sabem. Em nosso material de hoje, contaremos em detalhes para que serve um diferencial, quais são suas variedades e em quais carros ele está instalado.

Histórico de criação e propósito do diferencial

Nos carros equipados com motor de combustão interna, o diferencial apareceu alguns anos após sua invenção. O fato é que as primeiras cópias de máquinas movidas a motor tinham um manuseio muito ruim. Ambas as rodas do mesmo eixo giravam na mesma velocidade angular durante a curva, o que fazia com que a roda deslizasse ao longo do diâmetro externo, maior que o interno. A solução para o problema foi encontrada de forma simples: os projetistas dos primeiros carros com motores de combustão interna emprestaram um diferencial dos carros a vapor - um mecanismo inventado em 1828 pelo engenheiro francês Oliver Pecke-Rom. Era um dispositivo composto por eixos e engrenagens por meio dos quais o torque do motor era transmitido às rodas motrizes. Mas depois de instalar um diferencial no carro, outro problema foi descoberto - patinagem da roda, que havia perdido a tração.

Isso geralmente se manifestava quando o carro se movia em uma estrada coberta de gelo. Em seguida, a roda que atingiu o gelo começou a girar em uma velocidade maior do que a que estava no chão ou no concreto, o que acabou levando o carro a derrapar. Em seguida, os projetistas pensaram em melhorar o diferencial para que, em condições semelhantes, ambas as rodas girassem na mesma velocidade e o carro não derrapasse. O primeiro a experimentar a criação de um diferencial de deslizamento limitado foi Ferdinand Porsche.

Levou três anos para desenvolver, testar e comercializar o chamado diferencial de came, o primeiro mecanismo de deslizamento limitado instalado nos primeiros modelos da marca Volkswagen. Posteriormente, os engenheiros desenvolveram tipos diferentes diferenciais, que serão discutidos a seguir.

Em um carro, o diferencial desempenha três funções: 1) transmite do motor para as rodas motrizes, 2) ajusta as rodas para diferentes velocidades angulares, 3) atua em combinação com a transmissão final.

dispositivo diferencial

O diferencial, aprimorado por projetistas automotivos, é disposto na forma de uma engrenagem planetária, onde o torque do motor é transmitido através do eixo cardan e da engrenagem cônica para a caixa do diferencial. Isso, por sua vez, direciona o torque para duas engrenagens, e elas já distribuem o momento entre os semi-eixos. A embreagem entre as engrenagens satélites e os semi-eixos tem dois graus de liberdade, o que permite que eles girem em diferentes velocidades angulares.

Assim, o diferencial proporciona uma velocidade diferente de rotação das rodas localizadas no mesmo eixo, o que também evita o deslizamento nas curvas. Depois de inventado, o carro tinha dois, depois três (com centro) diferenciais, que distribuíam o torque entre os eixos motrizes.

Já está claro que nenhum carro pode ficar sem diferencial. Em veículos com tração dianteira e traseira, ele está localizado no eixo motor. Se o carro tiver um eixo motriz duplo, dois diferenciais serão usados ​​\u200b\u200bno projeto da transmissão - um para cada eixo. Existem dois diferenciais em veículos com tração nas quatro rodas (para modelos com plug-in tração nas quatro rodas- um para cada eixo) ou três (para modelos com tração integral permanente - um para cada eixo, mais um diferencial central que distribui o torque entre os eixos). Além do número de mecanismos instalados em carros com diferentes tipos de acionamento, os diferenciais são diferenciados pelo tipo de trava.

Variedades de diferenciais

De acordo com o tipo de bloqueio, os diferenciais são divididos em dois - bloqueio manual e eletrônico. Manual, como o nome indica, é feito manualmente pelo motorista usando um botão ou chave seletora. Nesse caso, as engrenagens satélites do mecanismo são bloqueadas, as rodas motrizes se movem na mesma velocidade. Normalmente, um bloqueio manual do diferencial é fornecido em SUVs.

O bloqueio do diferencial eletrônico ou automático é realizado por meio de uma unidade de controle eletrônico, que, analisando as condições da superfície da estrada (por meio de informações de sensores e controle de tração), bloqueia as próprias marchas do satélite.

Diferencial traseiro controlado eletronicamente Range Rover Sport

De acordo com o grau de bloqueio, este dispositivo é dividido em diferencial com bloqueio total e diferencial com bloqueio parcial das engrenagens satélites.

O bloqueio total do diferencial implica uma parada de 100% da rotação das engrenagens satélites, momento em que o próprio mecanismo passa a desempenhar a função de uma embreagem convencional, transmitindo um torque equivalente aos dois semi-eixos. Como resultado, ambas as rodas giram na mesma velocidade angular. Se uma das rodas perder tração, todo o torque é transferido para a roda com melhor aderência, o que permitirá superar a impassibilidade. Esse dispositivo diferencial é usado em SUVs e outros.

O bloqueio parcial do diferencial envolve uma parada incompleta da rotação das engrenagens satélites, ou seja, com deslizamento. Este efeito é obtido devido aos chamados diferenciais autotravantes. Dependendo do funcionamento desse mecanismo, eles são divididos em dois tipos: Sensíveis à velocidade (função com diferença nas velocidades angulares de rotação dos semi-eixos) e Sensíveis ao torque (função com diminuição do torque em um dos semi-eixos). -eixos). Esse dispositivo diferencial é usado em SUVs Mitsubishi Pajero, Audi com, BMW com sistema X-Drive e assim por diante.

Os diferenciais pertencentes ao grupo sensível à velocidade têm um design diferente. Existe um mecanismo no qual o acoplamento viscoso desempenha o papel de um diferencial. É um reservatório localizado entre o semieixo e o rotor do semieixo, preenchido com um líquido viscoso especial, no qual, por sua vez, são imersos os discos articulados com o semieixo e o rotor. Quando a velocidade angular de rotação das rodas difere (uma roda gira mais rápido que a outra), os discos no tanque também começam a girar em velocidades diferentes, mas o fluido viscoso gradualmente equaliza sua velocidade e, consequentemente, o torque. Assim que as velocidades angulares de ambas as rodas forem iguais, o acoplamento viscoso é desligado. De acordo com suas características, um acoplamento viscoso é menos confiável que um diferencial de fricção, portanto, é instalado em veículos projetados para superar modificações off-road ou esportivas de médio grau.

Outro mecanismo diferencial pertencente ao grupo sensível à velocidade é o diferencial gerotor. Aqui, o papel da trava, ao contrário do acoplamento viscoso, é desempenhado pela bomba de óleo e pelas placas de fricção, que são montadas entre a caixa do diferencial e a engrenagem satélite dos semieixos. Mas o princípio de funcionamento é em muitos aspectos semelhante ao de um acoplamento viscoso: quando ocorre uma diferença nas velocidades angulares das rodas motrizes, a bomba bombeia óleo para as placas de fricção que, sob pressão, bloqueiam a caixa do diferencial e o engrenagem do eixo até que as velocidades das rodas sejam iguais. Assim que isso acontecer, a bomba para de funcionar e o bloqueio é liberado.

Diferenciais pertencentes ao grupo Torque sensitivo também possuem design diferenciado. Por exemplo, existe um mecanismo que usa um diferencial de fricção. Sua característica é a diferença nas velocidades angulares de rotação das rodas quando o carro se move em linha reta e em uma curva. Ao dirigir em uma estrada reta, a velocidade angular de ambas as rodas é a mesma e, nas curvas, seu valor é diferente para cada roda. Isto é conseguido através da instalação de uma embreagem de fricção entre a carcaça do diferencial e a engrenagem satélite, o que ajuda a melhorar a transmissão de torque para a roda que perdeu tração.

Outro tipo de diferencial é com engrenagens hipóides (sem-fim ou parafuso) e helicoidais. Eles são condicionalmente divididos em três grupos.

A primeira é com engrenagens hipóides, em que cada eixo possui suas próprias engrenagens satélites. Eles são combinados entre si por meio de engrenagens retas e o eixo da engrenagem é perpendicular ao semi-eixo. Se houver diferença nas velocidades angulares das rodas motrizes, as engrenagens dos semi-eixos são travadas, o atrito é formado entre a carcaça do diferencial e as engrenagens. Há um bloqueio parcial do diferencial e o torque é transmitido ao eixo, cuja velocidade angular é menor. Assim que as velocidades angulares das rodas se alinham, o bloqueio é desativado.

A segunda é com engrenagens helicoidais, em que cada semi-eixo também possui suas próprias engrenagens satélites (são helicoidais), mas seus eixos são paralelos aos semi-eixos. E essas unidades são combinadas entre si com a ajuda de engrenagens helicoidais. Os satélites neste mecanismo são instalados em nichos especiais na carcaça do diferencial. Quando a velocidade angular de rotação das rodas difere, ocorre o encravamento das engrenagens e, ao se encaixarem nas engrenagens nos nichos da caixa do diferencial, bloqueiam-na parcialmente. Nesse caso, o torque é direcionado para o semi-eixo, cuja velocidade de rotação é menor.

O terceiro - com engrenagens helicoidais dos semieixos e engrenagens helicoidais dos satélites, paralelas entre si. Este tipo é usado no projeto do diferencial central. Graças ao desenho planetário do diferencial, é possível, por meio de bloqueio parcial, deslocar o torque para aquele eixo, cuja velocidade angular de rotação das rodas é menor. O alcance dessa mudança é muito amplo - de 65/35 a 35/65. Quando uma velocidade angular de rotação equivalente das rodas dos eixos dianteiro e traseiro é estabelecida, o diferencial é desbloqueado.

Esses grupos de diferenciais têm sido amplamente utilizados na indústria automotiva: são instalados tanto em modelos “civis” quanto em esportivos.

Sua função principal é distribuir, alterar e transmitir torque e, se necessário, garantir a rotação de dois consumidores com velocidades angulares diferentes.

O diferencial do eixo é um diferencial projetado para acionar as rodas motrizes, mas se for instalado entre os eixos motrizes em um veículo com tração nas quatro rodas - o intervalo central.

Como regra, o diferencial do carro está localizado nos seguintes locais:

• Eixos motrizes em um veículo com tração nas quatro rodas - na caixa de transferência
• Tração da roda motriz em um veículo com tração nas quatro rodas - no cárter do eixo traseiro e dianteiro
• Tração nas rodas motrizes em um veículo com tração dianteira - na caixa de câmbio
• Rodas motrizes em um veículo com tração traseira - carcaça do eixo traseiro

O diferencial é baseado em uma caixa de engrenagens planetária. O tipo de engrenagem usado na caixa de câmbio divide condicionalmente o diferencial nos três tipos a seguir:

• Minhoca
• Cilíndrico
• cônico

A engrenagem helicoidal é o diferencial mais versátil e pode ser instalada tanto entre os eixos quanto entre as rodas. O tipo cilíndrico, via de regra, está localizado nos carros entre os eixos. O tipo cônico é usado principalmente como um entre-rodas.

Existem também diferenciais assimétricos e simétricos do carro. O tipo assimétrico é instalado entre dois eixos motrizes e permite a transmissão de torque em várias proporções. O tipo simétrico, via de regra, é instalado nas engrenagens principais e permite que o torque seja transmitido para duas rodas de igual valor.

Dispositivo diferencial automotivo

Os principais elementos do diferencial são:

• Engrenagens laterais
• Engrenagens de pinhão
• Quadro

Diagrama de um diferencial de carro com tração dianteira:
1 - engrenagem movida da engrenagem principal; 2 - um fragmento da engrenagem principal; 3 - eixo dos satélites; 4 - satélite; 5 - caixa diferencial; 6 - eixo flangeado direito; 7 - caixa de empanque; 8 - rolamento de rolos cônicos; 9 - engrenagem lateral; 10 - eixo flangeado esquerdo; 11 - um fragmento da carcaça da caixa de engrenagens.

As engrenagens satélites, em seu princípio de operação, assemelham-se a uma caixa de engrenagens planetárias e servem para conectar a carcaça e a engrenagem lateral entre si. Estes, por sua vez, são conectados por estrias às rodas motrizes. Vários projetos usam quatro ou dois satélites, em carros a segunda opção é mais comumente usada.

Copo ou carcaça do diferencial - seu principal objetivo é transmitir o torque da engrenagem principal para as engrenagens laterais por meio dos satélites. Dentro dela estão os eixos de rotação do satélite.

Engrenagens solares ou engrenagens semi-axiais - projetadas para transmitir torque com a ajuda de semi-eixos para as rodas motrizes. As engrenagens esquerda e direita podem ter o mesmo ou diferentes números de dentes. Por sua vez, as engrenagens número diferente os dentes são usados ​​\u200b\u200bpara formar um diferencial assimétrico e com o mesmo número - para um simétrico.

O princípio de funcionamento de um diferencial automotivo

O diferencial funciona da seguinte forma: ao girar uma das rodas motrizes do carro, a segunda começará a girar no sentido contrário, mas a condição de imobilidade do cardan deve ser atendida. Nesse caso, os estelites giram em seus próprios eixos, fazendo o papel de uma engrenagem.

Se você ligar o motor e engatar a embreagem e qualquer uma das marchas, o eixo cardan começará a girar, transmitindo seu torque através das engrenagens retas e cônicas da caixa do diferencial.

Assim, enquanto o carro se move em uma trajetória curva, uma roda desacelera, enquanto a segunda, ao contrário, aumenta. Como resultado, o deslizamento e o deslizamento das rodas são eliminados e cada um deles gira na velocidade necessária para um movimento seguro.

Quando o carro anda em linha reta, nada acontece e o diferencial transmite torque para as duas rodas na mesma proporção. As engrenagens semiaxiais giram com a mesma velocidade angular, pois os satélites neste caso estão em estado estacionário.

Ao dirigir em superfícies escorregadias, o diferencial tem uma desvantagem significativa - pode causar uma derrapagem lateral do carro, pois a roda escorregadia tem baixa aderência à superfície e começa a girar em marcha lenta.

Os diferenciais de carro mais simples têm outra desvantagem. Quando sujeira ou outros elementos de terceiros ficam entre as ranhuras, o torque pode ser transmitido em uma proporção diferente, até mesmo de 0 a 100. Assim, uma roda permanecerá em uma posição completamente estática.

Os modelos modernos são praticamente desprovidos dessa desvantagem. Seu dispositivo é manual diferente ou automático mais rígido. Além disso, em muitos carros de passeio modernos, são instalados sistemas de estabilização e estabilidade direcional, que permitem otimizar a distribuição do torque em função da trajetória do carro.

Como funciona o diferencial - vídeo: