Diferencial automotriz: dispositivo, avarías e método de selección
Contido
Na documentación técnica dos SUV de pleno dereito, algúns crossovers e coches de tracción integral, figura a frase "bloqueo diferencial". Descubramos cal é, cal é o seu propósito no coche, como funciona e tamén como elixir un novo para substituír o fallado.
Que é o diferencial de máquina
O diferencial nun coche é un elemento de transmisión. Proporciona unha rotación independente das rodas motrices, pero ao mesmo tempo transmite o mesmo par a cada unha delas.
Este elemento é especialmente importante para a estabilidade do coche nas curvas. Pola física sabemos que ao xirar, unha roda no interior dun semicírculo percorre un camiño máis curto que unha roda no exterior dun círculo. No caso das rodas motrices, isto non se sente en absoluto.
En canto ás rodas motrices, se non houbese diferencial na transmisión, calquera coche perdería significativamente a estabilidade durante os xiros. O problema é que as rodas exteriores e interiores deben xirar a diferentes velocidades ao virar para manter o agarre. Se non, unha das rodas deslizaríase ou esvararía.
O diferencial está instalado no eixo motriz. No caso de vehículos con tracción ás catro rodas (SUV ou clase 4x4), este mecanismo está dispoñible en todos os eixos.
Nalgúns coches, o diferencial está soldado específicamente para manter o coche á deriva. Un exemplo disto son os coches de rally de dúas rodas motrices cun diferencial soldado. Non obstante, para a condución regular de cidade, é mellor usar un diferencial de fábrica ou, como tamén se chama, un diferencial aberto.
Historia diferencial e propósito
O deseño do diferencial apareceu case simultaneamente ao inicio da produción de vehículos equipados cun motor de combustión interna. A diferenza foi só un par de anos.
Os primeiros coches foron tan inestables cando se viraban en curva que os enxeñeiros tiveron que pensar sobre como transferir o mesmo empuxe ás rodas motrices, pero ao mesmo tempo facelos de xeito que puidesen xirar a diferentes velocidades ao virar.
Aínda que non se pode dicir que o propio mecanismo se desenvolveu despois da aparición de coches con motores de combustión interna. O caso é que para solucionar o manexo dos primeiros coches emprestouse un desenvolvemento que xa se empregara en vagóns de vapor.
O mecanismo en si foi desenvolvido por un enxeñeiro francés - Onesifor Pekker en 1825. Ferdinand Porsche continuou o traballo na roda antideslizante no coche. En colaboración entre a súa empresa e ZF AG (Friedrichshafen), desenvolveuse un diferencial de leva (1935).
O uso masivo de diferenciais LSD comezou en 1956. A tecnoloxía foi utilizada por todos os fabricantes de automóbiles xa que abriu novas posibilidades para os vehículos de catro rodas.
Dispositivo diferencial
O diferencial baseábase nunha caixa de cambios planetaria. Unha caixa de cambios simple consiste en dúas engrenaxes que teñen diferentes números de dentes do mesmo tamaño (para malla constante).
Cando a engrenaxe máis grande xira, a pequena fai máis revolucións arredor do seu eixe. A modificación planetaria proporciona non só a transmisión do par ao eixe motriz, senón que tamén o converte de xeito que as velocidades dos eixes motores e dos eixes motores son diferentes. Ademais da transmisión de engrenaxes habitual nas caixas de cambios planetarias, úsanse varios elementos adicionais que interactúan con tres principais.
O diferencial utiliza todo o potencial das caixas de cambios planetarias. Debido a que este mecanismo ten dous graos de liberdade e permítelle cambiar a relación de transmisión, estes mecanismos demostraron ser eficaces para garantir a estabilidade das rodas motrices que xiran a diferentes velocidades.
O dispositivo diferencial inclúe:
- Carcasa diferencial ou copa. Nela están fixados todo o engrenaxe planetario e as engrenaxes;
- Engrenaxes semiaxes (úsase máis a miúdo o tipo solar). Recibir o par dos satélites e transmitir ás rodas motrices;
- Engrenaxes conducidas e conducentes da transferencia principal;
- Satélites. Funcionan como engrenaxes planetarias. Se o coche é un turismo, haberá dúas partes nun mesmo mecanismo. En vehículos todoterreo e camións, a engrenaxe planetaria ten 4 satélites.
Diagrama de funcionamento diferencial
Hai dous tipos destes mecanismos: diferencial simétrico e asimétrico. A primeira modificación é capaz de transmitir o par ao eixe do eixe por igual. O seu funcionamento non se ve afectado polas velocidades angulares das rodas motrices.
A segunda modificación proporciona o axuste do par entre as rodas do eixo motriz se comezan a xirar a diferentes velocidades. Moitas veces, este diferencial instálase entre os eixes dun vehículo con tracción total.
Máis detalles sobre os modos de funcionamento do diferencial. O mecanismo funciona de xeito diferente nestas situacións:
- O coche vai recto;
- O coche está a facer unha manobra;
- As rodas motrices comezan a esvarar.
Así funciona o diferencial:
Con movemento recto
Cando o coche vai recto, os satélites son simplemente o enlace entre os engrenaxes do eixo. As rodas do automóbil xiran á mesma velocidade, polo que a copa xira coma un único tubo que conecta os dous eixos.
O par distribúese uniformemente entre as dúas rodas. As revolucións das rodas corresponden ás revolucións do piñón.
Ao virar
Cando a máquina manobra, a roda no radio de xiro exterior fai máis revolucións que a do raio de xiro interior. A roda interna ten moita resistencia a medida que aumenta o par motor da roda exterior e a estrada impide que xire á velocidade adecuada.
Neste caso, os satélites entran en xogo. A roda dentada do eixe do eixo interior diminúe, debido a que a engrenaxe planetaria da copa comeza a xirar na dirección oposta. Este mecanismo permítelle manter a estabilidade do coche incluso en xiros axustados. Tamén evita o desgaste excesivo dos pneumáticos na roda que desacelera.
Ao esvarar
A terceira situación na que o diferencial é útil é o deslizamento das rodas. Isto ocorre, por exemplo, cando un coche se mete no barro ou se move sobre o xeo. Neste modo, o diferencial funciona nun principio completamente diferente do que se fai en curva.
O feito é que ao esvarar, a roda suspendida comeza a xirar libremente, o que leva a unha perda de torque na roda que ten suficiente adherencia á superficie da estrada. Se o diferencial funcionase en modo de curva, meténdose no barro ou no xeo, o coche pararía por completo, xa que se perdería por completo a tracción.
Para eliminar este problema, os enxeñeiros desenvolveron un diferencial de deslizamento limitado. Falaremos da súa obra un pouco máis tarde. En primeiro lugar, paga a pena considerar as modificacións existentes dos diferenciais e as súas diferenzas.
Tipos diferenciais
Se o coche ten un eixo motriz, estará equipado cun diferencial de eixo transversal. Un vehículo con tracción integral utiliza un diferencial central. Nos coches con tracción dianteira, este mecanismo tamén se denomina diferencial dianteiro e os modelos nos coches con tracción traseira chámanse diferencial traseiro.
Estes mecanismos divídense en tres categorías segundo o tipo de engrenaxes:
- Diferencial biselado;
- Diferencial de engrenaxe sen fin;
- Diferencial cilíndrico.
Diferéncianse entre eles pola forma das engrenaxes principais e axiais. As modificacións cónicas están instaladas nos vehículos con tracción dianteira e traseira. Os cilíndricos úsanse nos modelos de tracción integral e os engrenaxes sen fin son adecuados para todo tipo de transmisións.
Dependendo do modelo de coche e das condicións de estrada nas que se opere o vehículo, serán útiles os seguintes tipos de diferenciais:
- Bloqueo mecánico;
- Diferencial autoblocante;
- Enclavamento eléctrico.
Diferenciais bloqueados mecánicamente
Nesta modificación, o propio condutor bloquea os satélites mediante interruptores especiais nas rodas. Cando a máquina está en liña recta ou xira, o diferencial funcionará normalmente.
En canto un coche choca contra unha estrada cunha superficie inestable, por exemplo, conduce a un bosque con barro ou unha estrada nevada, o condutor move as palancas á posición desexada para que os satélites queden bloqueados.
Neste modo, a engrenaxe planetaria non funciona e o coche, en principio, carece de diferencial. Todas as rodas motrices xiran á mesma velocidade, o que impide escorregar e mantense a tracción a todas as rodas.
Estes mecanismos teñen un dispositivo máis sinxelo e están instalados nalgúns SUV de orzamento, como nos UAZ nacionais. Dado que os pneumáticos non se desgastan excesivamente ao circular lentamente polo barro, este deseño non prexudica os pneumáticos do coche.
Diferencial autoblocante
Nesta categoría hai varios tipos de mecanismos. Exemplos destes dispositivos son:
- LSD. Nestas caixas de cambios, cunha rotación excesivamente alta dun dos eixes dos eixes, os satélites quedan bloqueados automaticamente. Isto evita que a roda estable perda de tracción;
- Embrague viscoso. Estes diferenciais utilizan unha substancia viscosa a base de silicona. En estado fresco, permanece en estado líquido. En canto comeza a quentarse e mesturarse, as propiedades da substancia cambian e adquire unha estrutura pegajosa que aumenta a súa viscosidade. Esta característica aumenta cun aumento da diferenza na rotación dos eixes do eixe. Os acoplamentos viscosos teñen varias desvantaxes significativas. En primeiro lugar, non se reparan. Cando a substancia perde as súas propiedades, cómpre substituír todo o bloque. En segundo lugar, o bloqueo prodúcese cando se produce un forte deslizamento das rodas, polo que o coche non sempre afronta de xeito efectivo as condicións fóra de estrada. A pesar destas deficiencias, o mecanismo difire no prezo orzamentario. A maioría dos crossovers de baixo custo están equipados con eses diferenciais.
- Torsen. O torso usa un bloqueo de vermes. Cando o coeficiente de par nun eixe do eixe aumenta ou diminúe en relación co outro eixe do eixo, o bloqueo actívase. Esta tecnoloxía úsase, por exemplo, nos vehículos Audi. O dispositivo tamén se pode clasificar como mecanismos de bloqueo mecánico. É considerado o máis fiable de todos os tipos de diferenciais e distínguese pola súa sinxeleza. Por este motivo, son caros.
Enclavamento eléctrico
Estes diferenciais están asociados coa electrónica do vehículo. Considéranse os máis caros porque teñen unha estrutura complexa e unha unidade de bloqueo. Este mecanismo está asociado á ECU do vehículo, que recibe datos de sistemas que controlan a rotación das rodas, como o ABS. Nalgúns vehículos pódese desactivar o bloqueo automático. Para iso, hai un botón especial no panel de control.
A vantaxe das opcións electrónicas é que permiten establecer varios graos de bloqueo. Outra vantaxe destes mecanismos é que axudan perfectamente a facer fronte ao sobreviraje. Nestes modelos, o par aplícase ao engrenaxe do eixo, que xira a unha velocidade inferior.
Máis información sobre o bloqueo do diferencial
Calquera diferencial de eixe transversal ten un inconveniente significativo: o par fornécese automaticamente á roda, que xira con máis forza. Debido a isto, a segunda roda, que ten suficiente tracción, perde a tracción. Por este motivo, unha caixa de cambios deste tipo non proporcionará a oportunidade de saír independentemente do barro ou da neve.
Como se mencionou anteriormente, o problema resólvese bloqueando os satélites. Hai dous modos de bloqueo:
- O bloqueo completo lévase a cabo porque todos os elementos da caixa de cambios están unidos de forma ríxida. Isto garante que a roda con mellor agarre reciba un par suficiente;
- O bloqueo parcial é posible cambiando o factor de bloqueo. Cando o coche circula en liña recta, este factor é 1. En canto os satélites están bloqueados no diferencial simétrico, este factor cambia de 3 a 5. Neste caso, a roda xiratoria segue xirando, pero recibe menos par.
Aquí tes un vídeo sobre por que se bloquea o diferencial:
Mal funcionamento diferencial
Dado que o deseño de calquera diferencial utiliza a interacción de engrenaxes e eixes, este mecanismo é susceptible a un rápido desgaste e rotura. Os elementos do mecanismo planetario están baixo unha carga grave, polo que, sen un mantemento adecuado, fallarán rapidamente.
Aínda que as engrenaxes están fabricadas con materiais duradeiros, paga a pena prestar atención ao mecanismo se hai máis ruído, golpes e vibracións durante a condución, que antes non estaban. Tamén é un momento alarmante a fuga de lubricante. O peor de todo, se o mecanismo está atascado. Non obstante, cun mantemento axeitado, isto rara vez ocorre.
Debe poñerse en contacto cun servizo de vehículos en canto apareza unha fuga de aceite da caixa da caixa de cambios. Podes consultar o nodo ti mesmo. Ademais dunha inspección visual despois dunha viaxe, pode comprobar a temperatura do aceite na caixa de cambios. Durante o funcionamento normal do mecanismo, esta cifra será duns 60 graos. Se o diferencial se quenta moito máis, entón debería buscar o consello dun especialista.
O nivel e a calidade do lubricante deben comprobarse como parte do mantemento rutineiro. Cada fabricante de aceite de transmisión establece a súa propia normativa para a súa substitución. Non ignore esta recomendación, xa que o aceite pode conter pequenas partículas abrasivas que danarán os dentes da engrenaxe e destruirán a película de aceite que evita a fricción das pezas metálicas.
Se, como resultado da inspección visual, se observou unha fuga do diferencial central ou se observa un problema similar cos análogos dun coche con tracción dianteira, debería substituírse o selo. Unha diminución do nivel de lubricante leva a unha maior fricción das pezas, o que reduce significativamente a vida útil do dispositivo. Facer secar a caixa de cambios fai inutilizables os satélites, os rodamentos e as engrenaxes axiais.
O autodiagnóstico do diferencial lévase a cabo do seguinte xeito. En primeiro lugar, levante o eixe motriz do coche. A transmisión pasa a neutral. Unha roda xira primeiro nunha dirección e despois na outra dirección. O mesmo procedemento faise coa segunda roda.
Cun diferencial de traballo, as rodas xirarán sen xogo nin ruído. Ademais, algúns fallos pódense eliminar por si mesmo. Para iso, elimínase a caixa de cambios, desmóntase e lave todos os seus elementos en gasolina (para identificar os puntos defectuosos). Durante este procedemento, pode detectar o xogo dos satélites e o desenvolvemento das engrenaxes.
Os elementos desgastados elimínanse e no seu lugar instálanse pezas novas. Basicamente, os satélites, os rodamentos e as focas están suxeitos a substitución, xa que fallan máis rápido. Os satélites axústanse seleccionando engrenaxes cun espazo mínimo entre os dentes.
Aquí tes outro vídeo sobre como axustar a precarga do rodamento diferencial:
Atopar un novo diferencial
A pesar de que un diferencial entre rodas ou centro é fácil de atopar no mercado de autopeças, o seu custo é bastante alto (unha peza nova pode custar de centos a miles de dólares). Por esta razón, a maioría dos condutores raramente aceptan unha substitución completa do mecanismo.
Pódese atopar un novo mecanismo ou os seus elementos individuais do mesmo xeito que as pezas de automóbiles normais. O xeito máis sinxelo é ir a unha tenda e pedir unha parte específica para un vehículo determinado. Non obstante, isto aplícase se o vehículo non foi actualizado. En caso contrario, a peza selecciónase segundo o código de montaxe ou segundo o modelo de coche do que se retirou a peza de recambio.
É mellor buscar unha peza polos datos do coche e non polo código do produto, xa que estes símbolos só se poden atopar despois de desmontar o mecanismo. Este nodo ten moitas modificacións. Mesmo para a mesma marca de automóbiles pódense empregar diferenzas diferentes.
Dado este momento, é moi difícil atopar o análogo perfecto doutro coche. En canto á compra dun diferencial no mercado secundario, isto queda baixo perigo e risco do propio propietario do coche, xa que ninguén desmontará e comprobará o estado da peza. Isto aumenta o risco de mercar un mecanismo moi desgastado.
Resumindo, paga a pena dicir que sen un diferencial é imposible crear un coche seguro e eficiente, aínda que os fanáticos de torsións de dimes sobre asfalto seco discutirán con isto.
Preguntas e respostas:
Que é un diferencial nun coche en termos sinxelos? É un elemento mecánico que se instala entre os eixes do eixe da roda motriz. O par transmítese á carcasa do diferencial a través do cardán, e despois lévase ás rodas a través de engrenaxes independentes.
Para que serve un diferencial nun coche? Este mecanismo proporciona a transmisión do par ás rodas motrices, pero ao realizar manobras ou ao conducir sobre baches, permite que as rodas xiren a diferentes velocidades.
Onde está o diferencial do coche? Este mecanismo está instalado no eixe motriz entre os eixes do eixe. Nos modelos XNUMXWD e XNUMXWD enchufables, está instalado en cada eixe.
Que coche ten un diferencial central? Todos os coches teñen un diferencial de eixes transversales (separadores entre os eixes dos eixes). O diferencial central só se usa nos modelos de coches con tracción total (está instalado entre os eixes).
