Diferencial automotriu: dispositiu, avaries i mètode de selecció
Contingut
A la documentació tècnica dels SUV de ple dret, alguns crossovers i vehicles de tracció a les quatre rodes, hi ha la frase "bloqueig del diferencial". Esbrinem què és, quin és el seu propòsit al cotxe, com funciona i també com triar-ne un de nou per substituir el fallit.
Què és el diferencial de màquina
El diferencial d’un cotxe és un element de transmissió. Proporciona una rotació independent de les rodes motrius, però al mateix temps transmet el mateix parell a cadascuna d'elles.
Aquest element és especialment important per a l'estabilitat del cotxe en revolts. Sabem per la física que quan gira, una roda a l'interior d'un semicercle recorre un camí més curt que una roda a l'exterior d'un cercle. En el cas de les rodes motores, això no se sent en absolut.
Pel que fa a les rodes motrius, si no hi hagués diferències en la transmissió, qualsevol cotxe perdria significativament l’estabilitat en els revolts. El problema és que les rodes interiors i exteriors han de girar a diferents velocitats a la corba per mantenir la tracció. En cas contrari, una de les rodes lliscaria o relliscaria.
El diferencial es munta a l'eix motriu. En el cas de vehicles amb tracció a les quatre rodes (SUV o 4x4), aquest mecanisme està disponible en tots els eixos.
En alguns cotxes, el diferencial es solda específicament per mantenir el cotxe a la deriva. Un exemple d’això són els cotxes de ral·li de dues rodes amb diferencial soldat. Tanmateix, per a la conducció urbana normal, és millor utilitzar un diferencial de fàbrica o, com també se’n diu, un diferencial obert.
Història i propòsit diferencial
El disseny del diferencial va aparèixer gairebé simultàniament amb l’inici de la producció de vehicles equipats amb un motor de combustió interna. La diferència va ser només d’un parell d’anys.
Els primers cotxes eren tan inestables a les cantonades que els enginyers van haver de pensar sobre com transferir la mateixa empenta a les rodes motrius, però al mateix temps fer-los de manera que poguessin girar a diferents velocitats als revolts.
Tot i que no es pot dir que el propi mecanisme es va desenvolupar després de l’aparició de cotxes amb motors de combustió interna. El fet és que per resoldre el maneig dels primers cotxes es va demanar prestat un desenvolupament que anteriorment s’havia utilitzat en vagons de vapor.
El mateix mecanisme va ser desenvolupat per un enginyer de França - Onesifor Pekker el 1825. Ferdinand Porsche va continuar treballant a la roda lliscant del cotxe. En col·laboració entre la seva empresa i ZF AG (Friedrichshafen), es va desenvolupar un diferencial de lleves (1935).
L’ús massiu de diferencials LSD va començar el 1956. La tecnologia va ser utilitzada per tots els fabricants d'automòbils, ja que va obrir noves possibilitats per als vehicles de quatre rodes.
Dispositiu diferencial
El diferencial es basava en una caixa de canvis planetària. Una caixa de canvis senzilla consisteix en dos engranatges que tenen diferents nombres de dents de la mateixa mida (per un compromís constant).
Quan l’engranatge més gran gira, el més petit fa més revolucions al voltant del seu eix. La modificació planetària no només proporciona la transmissió del parell motor a l’eix motriu, sinó que també el converteix de manera que les velocitats dels eixos motrius i els eixos motrius siguin diferents. A més de la transmissió d'engranatges habitual a les caixes de canvis planetàries, s'utilitzen diversos elements addicionals que interactuen amb tres principals.
El diferencial utilitza tot el potencial de les caixes de canvis planetàries. A causa del fet que aquest mecanisme té dos graus de llibertat i us permet canviar la relació de canvi, aquests mecanismes han demostrat ser eficaços per garantir l’estabilitat de les rodes motrius que giren a diferents velocitats.
El dispositiu diferencial inclou:
- Carcassa diferencial o copa. S'hi fixen tot l'engranatge i els engranatges planetaris;
- Engranatges semiaxis (s’utilitza més sovint el tipus solar). Rebre el parell dels satèl·lits i transmetre’l a les rodes motrius;
- Engranatges conduïts i conduïts de la transferència principal;
- Satèl·lits. Funcionen com a engranatges planetaris. Si el cotxe és un turisme, hi haurà dues parts d’aquest tipus en un sol mecanisme. En vehicles tot terreny i camions, l’engranatge planetari té 4 satèl·lits.
Diagrama de funcionament diferencial
Hi ha dos tipus de mecanismes: diferencial simètric i asimètric. La primera modificació és capaç de transmetre el parell a l’eix de l’eix per igual. El seu funcionament no es veu afectat per les velocitats angulars de les rodes motrius.
La segona modificació proporciona un ajust del parell entre les rodes de l'eix motriu si comencen a girar a diferents velocitats. Sovint, aquest diferencial s’instal·la entre els eixos d’un vehicle amb tracció total.
Més detalls sobre els modes de funcionament del diferencial. El mecanisme funciona de manera diferent en aquestes situacions:
- El cotxe va recte;
- El cotxe fa una maniobra;
- Les rodes motrius comencen a relliscar.
Així funciona el diferencial:
Amb moviment recte
Quan el cotxe va recte, els satèl·lits són simplement l’enllaç entre els engranatges de l’eix. Les rodes del cotxe giren a la mateixa velocitat, de manera que la copa gira com una única canonada que connecta els dos eixos.
El parell es distribueix uniformement entre les dues rodes. Les revolucions de les rodes corresponen a les revolucions del pinyó.
En girar
Quan la màquina maniobra, la roda del radi de gir exterior fa més revolucions que la del radi de gir interior. La roda interior té molta resistència a mesura que augmenta el parell de la roda exterior i la carretera impedeix que giri a la velocitat adequada.
En aquest cas, els satèl·lits entren en joc. La roda dentada de l’eix de l’eix interior s’alenteix, per la qual cosa l’engranatge planetari de la copa comença a girar en el sentit contrari. Aquest mecanisme permet mantenir l’estabilitat del cotxe fins i tot en girs ajustats. També evita un desgast excessiu dels pneumàtics a la roda desacceleradora.
En relliscar
La tercera situació en què el diferencial és útil és el lliscament de les rodes. Això passa, per exemple, quan un cotxe s’enfoca o es mou sobre el gel. En aquest mode, el diferencial funciona sobre un principi completament diferent del que es fa a les corbes.
El fet és que en relliscar, la roda suspesa comença a girar lliurement, cosa que provoca una pèrdua de parell de la roda que té prou adherència a la superfície de la carretera. Si el diferencial funcionés en mode de viratge, entrant en fang o gel, el cotxe s’aturaria del tot, ja que la tracció es perdria completament.
Per eliminar aquest problema, els enginyers han desenvolupat un diferencial de lliscament limitat. Parlarem de la seva obra una mica més endavant. En primer lloc, val la pena considerar les modificacions existents dels diferencials i les seves diferències.
Tipus diferencials
Si el cotxe té un eix motriu, estarà equipat amb un diferencial d’eix transversal. Un vehicle amb tracció total utilitza un diferencial central. Als vehicles de tracció davantera, aquest mecanisme també s’anomena diferencial davanter i els models de vehicles amb tracció posterior s’anomenen diferencial posterior.
Aquests mecanismes es divideixen en tres categories segons el tipus d'engranatges:
- Diferencial bisellat;
- Diferencial d'engranatges de cuc;
- Diferencial cilíndric.
Es diferencien entre ells per la forma dels engranatges principals i axials. S’instal·len modificacions còniques als vehicles de tracció davantera i posterior. Els cilíndrics s’utilitzen en els models de tracció integral i els engranatges sense fi són adequats per a tot tipus de transmissions.
Segons el model del cotxe i les condicions de la carretera en què s’utilitzi el vehicle, seran útils els següents tipus de diferencials:
- Enclavament mecànic;
- Diferencial autoblocant;
- Enclavament elèctric.
Diferencials bloquejats mecànicament
En aquesta modificació, el propi conductor bloqueja els satèl·lits mitjançant interruptors especials a les rodes. Quan la màquina està en línia recta o gira, el diferencial funcionarà amb normalitat.
Tan bon punt un cotxe toca una carretera amb una superfície inestable, per exemple, condueix a un bosc amb fang o una carretera nevada, el conductor mou les palanques a la posició desitjada, de manera que els satèl·lits queden bloquejats.
En aquest mode, l’engranatge planetari no funciona i el cotxe, en principi, no té diferencial. Totes les rodes motrius giren a la mateixa velocitat, cosa que evita relliscades, i es manté la tracció a totes les rodes.
Aquests mecanismes tenen un dispositiu més senzill i s’instal·len en alguns SUV pressupostaris, com en vehicles UAZ nacionals. Atès que els pneumàtics no es desgasten excessivament quan es circula lentament pel fang, aquest disseny no perjudica els pneumàtics del cotxe.
Diferencial autoblocant
Hi ha diversos tipus de mecanismes en aquesta categoria. Alguns exemples d’aquest tipus de dispositius són:
- LSD. En aquestes caixes de canvis, amb una rotació excessivament alta d’un dels eixos dels eixos, els satèl·lits es bloquegen automàticament. Això evita que la roda estable perdi tracció;
- Embragatge viscós. Aquests diferencials utilitzen una substància viscosa a base de silicona. En estat fresc, roman en estat líquid. Tan bon punt comença a escalfar-se i barrejar-se, les propietats de la substància canvien i adquireix una estructura enganxosa que augmenta la seva viscositat. Aquesta característica augmenta amb un augment de la diferència de rotació dels eixos de l'eix. Els acoblaments viscosos presenten diversos desavantatges significatius. En primer lloc, no es reparen. Quan la substància perd les seves propietats, cal substituir tot el bloc. En segon lloc, el bloqueig es produeix quan es produeix un fort relliscament de la roda, de manera que el cotxe no sempre fa front de manera efectiva a les condicions fora de carretera. Malgrat aquestes deficiències, el mecanisme difereix en el preu pressupostari. La majoria dels crossovers de baix cost estan equipats amb diferencials.
- Torsen. El tors utilitza un pany de cuc. Quan el coeficient de parell d’un eix augmenta o disminueix en relació amb l’altre eix, el pany s’activa. Aquesta tecnologia s’utilitza, per exemple, en vehicles Audi. El dispositiu també es pot classificar com a mecanismes de bloqueig mecànic. Es considera el més fiable de tots els tipus de diferencials i es distingeix per la seva simplicitat. Per aquest motiu, són cars.
Enclavament elèctric
Aquests diferencials s’associen amb l’electrònica del vehicle. Es consideren els més cars perquè tenen una estructura complexa i una unitat de bloqueig. Aquest mecanisme s’associa amb l’ECU del vehicle, que rep dades de sistemes que controlen la rotació de les rodes, com ara l’ABS. En alguns vehicles, es pot desactivar el bloqueig automàtic. Per a això, hi ha un botó especial al tauler de control.
L’avantatge de les opcions electròniques és que permeten establir diversos graus de bloqueig. Un altre avantatge d’aquests mecanismes és que ajuden perfectament a fer front al sobreviratge. En aquests models, el parell s'aplica a l'engranatge de l'eix, que gira a una velocitat inferior.
Més informació sobre el bloqueig del diferencial
Qualsevol diferencial d’eix transversal té un inconvenient important: el parell es subministra automàticament a la roda, que gira més fort. Per això, la segona roda, que té prou tracció, perd tracció. Per aquest motiu, aquesta caixa de canvis no proporcionarà l'oportunitat de sortir de manera independent del fang o de la deriva de la neu.
Com es va esmentar anteriorment, el problema es resol mitjançant el bloqueig de satèl·lits. Hi ha dos modes de bloqueig:
- El bloqueig complet es duu a terme perquè tots els elements de la caixa de canvis estan acoblats rígidament. Això garanteix que la roda amb la millor adherència rebi un parell suficient;
- El bloqueig parcial és possible canviant el factor de bloqueig. Quan el cotxe circula en línia recta, aquest factor és 1. Tan bon punt els satèl·lits queden bloquejats al diferencial simètric, aquest factor canvia de 3 a 5. En aquest cas, la roda giratòria continua girant, però rep menys parell.
Aquí teniu un vídeo sobre per què es bloqueja el diferencial:
Mal funcionament diferencial
Tenint en compte que el disseny de qualsevol diferencial utilitza la interacció d’engranatges i eixos, aquest mecanisme és susceptible a un desgast i avaria ràpids. Els elements del mecanisme planetari estan sotmesos a una càrrega greu, per tant, sense un manteniment adequat, fallaran ràpidament.
Tot i que els engranatges estan fabricats amb materials resistents, convé prestar atenció al mecanisme si augmenta el soroll, els cops i les vibracions durant la conducció, que abans no hi eren. També és un moment alarmant la fuita de lubricant. El pitjor de tot, si el mecanisme està bloquejat. No obstant això, amb un manteniment adequat, poques vegades passa això.
Cal posar-se en contacte amb un servei de cotxes tan aviat com aparegui una fuita d’oli a la caixa de canvis. Podeu comprovar el node vosaltres mateixos. A més d'una inspecció visual després d'un viatge, podeu comprovar la temperatura de l'oli a la caixa d'engranatges. Durant el funcionament normal del mecanisme, aquesta xifra serà d’uns 60 graus. Si el diferencial s’escalfa molt més, hauríeu de buscar l’assessorament d’un especialista.
Cal comprovar el nivell i la qualitat del lubricant com a part del manteniment rutinari. Cada fabricant d’oli de transmissió estableix la seva pròpia normativa per a la seva substitució. No ignoreu aquesta recomanació, ja que l’oli pot contenir petites partícules abrasives que danyin les dents de l’engranatge i destrueixin la pel·lícula d’oli que impedeix la fricció de les parts metàl·liques.
Si, com a resultat d’una inspecció visual, es notés una fuga del diferencial central o s’observés un problema similar amb els anàlegs d’un cotxe amb tracció davantera, s’hauria de substituir la junta d’oli. Una disminució del nivell de lubricant comporta un augment de la fricció de les peces, cosa que redueix significativament la vida útil del dispositiu. Fer funcionar la caixa de canvis en sec fa que els satèl·lits, els rodaments i els engranatges axials siguin inutilitzables.
L’autodiagnòstic del diferencial es realitza de la següent manera. En primer lloc, aixequeu l’eix motriu del cotxe. La transmissió es desplaça a neutre. Una roda gira primer en una direcció i després en l’altra direcció. El mateix procediment es fa amb la segona roda.
Amb un diferencial de treball, les rodes giraran sense joc ni soroll. A més, algunes falles es poden eliminar per vosaltres mateixos. Per fer-ho, es treu la caixa de canvis, es desmunta i es renta tots els seus elements amb gasolina (per identificar punts defectuosos). Durant aquest procediment, podeu detectar el joc dels satèl·lits i el desenvolupament dels engranatges.
Els elements gastats s’eliminen i s’instal·len peces noves. Bàsicament, els satèl·lits, els coixinets i les juntes oli estan subjectes a substitució, ja que fallen més ràpidament. Els satèl·lits s’ajusten seleccionant engranatges amb un mínim joc entre les dents.
Aquí teniu un altre vídeo sobre com ajustar la precàrrega del coixinet diferencial:
Trobar un nou diferencial
Tot i que és fàcil trobar un diferencial entre rodes o centre al mercat de recanvis, el seu cost és bastant elevat (una peça nova pot costar de centenars a milers de dòlars). Per aquest motiu, la majoria dels automobilistes poques vegades accepten una substitució completa del mecanisme.
Es pot trobar un nou mecanisme o els seus elements individuals de la mateixa manera que les peces d’automòbils normals. La manera més senzilla és anar a una botiga i demanar una peça específica per a un vehicle determinat. Tanmateix, això s'aplica si el vehicle no s'ha actualitzat. En cas contrari, la peça es selecciona segons el codi de la unitat o segons el model de cotxe del qual s’ha retirat la peça de recanvi.
El millor és buscar una peça per dades del vehicle i no per codi de producte, ja que aquests símbols només es poden trobar després de desmuntar el mecanisme. Aquest node té moltes modificacions. Fins i tot per a la mateixa marca de cotxes, es poden utilitzar diferencials diferents.
En aquest moment, és extremadament difícil trobar l’anàleg perfecte d’un altre cotxe. Pel que fa a la compra d’un diferencial al mercat secundari, es deixa al risc i risc del propi propietari del vehicle, ja que ningú desmuntarà i comprovarà l’estat de la peça. Això augmenta el risc de comprar un mecanisme molt desgastat.
Resumint, val a dir que sense un diferencial és impossible crear un cotxe segur i eficient, tot i que els aficionats a girar cèntims sobre el paviment sec argumentaran amb això.
Preguntes i respostes:
Què és un diferencial en un cotxe en termes senzills? És un element mecànic que s'instal·la entre els eixos de l'eix de la roda motriu. El parell es transmet a la carcassa del diferencial a través del cardà, i després s'alimenta a les rodes mitjançant engranatges independents.
Per a què serveix un diferencial en un cotxe? Aquest mecanisme proporciona la transmissió del parell a les rodes motrius, però quan es realitzen maniobres o mentre es condueix per cops, permet que les rodes girin a diferents velocitats.
On és el diferencial del cotxe? Aquest mecanisme s'instal·la a l'eix motriu entre els eixos de l'eix. En els models XNUMXWD i XNUMXWD endollables, s'instal·la a cada eix.
Quin cotxe té un diferencial central? Tots els cotxes tenen un diferencial d'eix transversal (estants entre els eixos de l'eix). El diferencial central només s'utilitza en models de cotxes amb tracció total (s'instal·la entre els eixos).
