Typy uzamčených diferenciálů — DRIVE2
Protože Plánuji do své C56 namontovat uzamčený diferenciál, tak jsem si položil otázku, který by byl pro mou jízdu vhodnější?!
Narazil jsem na velmi užitečný článek:
www.flashracing.ru/2009/1…differentials-vsyo-o-nix/
po kliknutí na odkaz budou úplnější informace bohatě ochuceny vysvětlujícími schématy, fotografiemi a nákresy zámků.
Pro sebe jsem určil následující:
Diferenciál — je mechanické zařízení, které přenáší rotaci z jednoho zdroje na dva nezávislé spotřebiče tak, že úhlové rychlosti otáčení zdroje a obou spotřebičů mohou být vůči sobě různé a jejich poměr může být nekonstantní.
To znamená, že jeho účel je následující:
Umožňuje kolům otáčet se různými úhlovými rychlostmi (odtud má diferenciál své jméno).
Přenáší točivý moment z motoru na hnací kola.
Slouží jako přídavná redukční převodovka
Konvenční “klasický” diferenciál
Klasické automobilové diferenciály jsou založeny na planetovém soukolí. Kardanový hřídel přenáší rotaci na převodovku přes kuželové soukolí. Převodovka otáčí hřídelemi náprav prostřednictvím ozubených kol nezávisle na sobě. Tento záběr má ne jeden, ale dva stupně volnosti a každá z poloos se otáčí tak rychle, jak jen může. Pouze celková rychlost otáčení hřídelí náprav je konstantní. U vozů s pohonem předních kol rodiny VAZ, jako je VAZ 2108-2112 atd. Je použit diferenciál kombinovaný s hlavním převodem.
Diferenciál rozděluje sílu (točivý moment od motoru) rovnoměrně mezi kola a velikost této síly závisí na adhezi kol k vozovce. Pokud je jedno z kol na ledu (nebo ještě lépe ve vzduchu, pro jasnější příklad), pak nemůže přenášet NIC! Na co naráží? V důsledku toho bude tažná síla na protější kolo nulová – auto nikam nepojede.
Pamatujte, že diferenciál vždy rozděluje točivý moment mezi kola v poměru 50/50.
Samosvorné diferenciály se dělí do dvou tříd:
1. – blokováno rozdílem otáček hnacích kol vozidla.
2. – zablokováno od okamžiku působení síly na hnací kola.
Manuální uzávěrka diferenciálu
Na povel z kabiny se zablokují diferenciály a kola se otáčejí synchronně. Proto by se měl diferenciál před zdoláváním náročných úseků silnice (viskózní půda, překážky) uzamknout a následně po najetí na normální silnici uzávěrku vypnout. Používá se v terénních vozidlech a SUV.
Při jízdě s takovými vozidly se obvykle nedoporučuje zapínat zámek za jízdy. Musíte také vědět, že točivý moment generovaný motorem je tak velký, že může zlomit blokovací mechanismus nebo hřídel nápravy. Obvykle výrobci automobilů samostatně udávají doporučenou maximální rychlost s uzamčeným diferenciálem, při jejím překročení může dojít k poruše převodovky. Zapojení zámku, zejména na přední nápravě, má negativní dopad na ovladatelnost.
Elektronické ovládání diferenciálu
U vozů SUV vybavených systémy kontroly trakce (TRC a další) pokud jedno z kol prokluzuje, je zpomaleno provozní brzdou.
Podobné řešení použil ve formuli 1 v roce 1998 tým McLaren: při zatáčce bylo vnitřní kolo brzděno provozní brzdou. Tento systém byl rychle zakázán, ale ve formuli 1 se prosadila konstrukce třecího diferenciálu, u kterého je tření navíc řízeno počítačem. V roce 2002 došlo ke zpřísnění technických předpisů; Od letošního roku do dnešního dne jsou ve formuli 1 povoleny pouze nejjednodušší typy diferenciálů.
Výhodou elektronického ovládání je zvýšení trakce v zatáčkách a stupeň zablokování lze upravit podle preferencí jezdce. Na přímce nedochází ke ztrátě výkonu motoru vůbec. Nevýhodou je, že snímače a akční členy mají určitou setrvačnost a takový diferenciál není citlivý na rychle se měnící podmínky vozovky.
Třecí diferenciál s omezenou svorností
Tento typ diferenciálu (stejně jako viskózní spojka) je založen na tom, že na přímce se hřídele náprav otáčejí synchronně s rotorem, ale při otáčení se objevuje rozdíl v úhlových rychlostech.
Mezi rotorem a hřídelí nápravy je třecí spojka (v závislosti na konstrukci může být třecí spojka na jedné nebo dvou nápravových hřídelích, to nemá vliv na jízdní výkon). Když se vůz pohybuje v přímém směru, rotor a hřídel nápravy se otáčejí stejnou rychlostí a nedochází k žádnému tření. Čím větší je rozdíl otáček mezi hřídelemi náprav, tím vyšší je třecí síla.
Nejúčinnější typ diferenciálu, vyžaduje pravidelnou údržbu, a proto se nikdy nemontuje na sériové vozy (pouze na sportovní a tuningové vozy).
Viskózní spojka
Zjednodušená verze třecího diferenciálu. Na jedné z hřídelí nápravy je nádrž naplněná viskózní kapalinou. V této kapalině jsou ponořeny dvě balení disků; jeden je připojen k rotoru, druhý k hřídeli nápravy. Čím větší je rozdíl v otáčkách kol, tím větší je rozdíl v rychlostech otáčení kotoučů a tím větší je viskózní odpor.
Výhodou tohoto designu je jeho jednoduchost a nízká cena. Nevýhodou je, že viskózní spojka je dost inertní a v úplném terénu odmítá pracovat. Viskózní spojka neposkytuje dobré jízdní vlastnosti a používá se pouze u SUV (terénních vozů, které kvůli pohodlí obětují průchodnost terénem) mezi nápravami. Tato konstrukce je příliš objemná na to, aby mohla být instalována jako nápravový diferenciál.
Někdy je namísto diferenciálu na jednom z hřídelů nápravy instalována převodovka s kuželovým ozubením s viskózní spojkou.
Vačka/zuba diferenciál s omezeným prokluzem
Princip činnosti je podobný, ale hřídele náprav jsou spojeny ozubeným nebo vačkovým párem. Když tedy jedno z kol prokluzuje, diferenciál se náhle zablokuje. Proto se takový systém používá pouze u vojenské a speciální techniky (například u obrněných transportérů), kde je vyžadována vysoká tažná síla a vysoká odolnost na úkor ovladatelnosti.
Hydro-rotorový diferenciál s omezenou svorností
Pokus o zlepšení účinnosti a životnosti třecího diferenciálu. Když dojde k rozdílu v úhlových rychlostech, čerpadlo pumpuje kapalinu do válce a píst stlačuje třecí sadu a zablokuje diferenciál.
Dual Pump System – systém se dvěma čerpadly, který automaticky připojí druhou nápravu, když jedno chybí. Používá se v systémech pohonu všech kol Honda. Výhody: funguje automaticky, šetří benzín na dobrých silnicích. Nevýhody: omezená průchodnost terénem, složitost, omezení tažení.
Hypoidní diferenciály s omezeným prokluzem
Existují tři typy takových diferenciálů. Všechny jsou založeny na vlastnosti hypoidního převodu nebo šnekového převodu „zaseknout se“ při určitém poměru točivého momentu. Takové diferenciály přenášejí většinu točivého momentu (až 80 %) na neprokluzující kolo.
Existují dva další typy diferenciálů založené na stejné vlastnosti: diferenciál Torsen Quaife a planetární diferenciál.
Používá se v SUV a závodních autech. Nevýhody: složitost; větší ztráta výkonu než konvenční diferenciál.
Diferenciální Torsen
Diferenciál Torsen vynalezl v roce 1958 Američan Vernon Gleisman. Má výhody viskózní spojky a nemá své nevýhody. Jméno Torsen pochází z angličtiny. Citlivý na točivý moment. Torsen je ochranná známka společnosti JTEKT Torsen North America Inc.
Konstrukce diferenciálu Thorsen je založena na šnekových převodech otáčejících se v různých osách. Každé boční kolo je drážkované šnekové kolo s výstupními misky. Uvnitř jsou 2 nebo 3 sady planetových šnekových ozubených kol (nazývaných elementová ozubená kola) kolmo k ose bočních ozubených kol. Každá sada se skládá ze 2 šnekových ozubených kol, vzájemně propojených hnanými ozubenými koly a v záběru s bočními ozubenými koly. Dvě boční ozubená kola jsou tedy vzájemně spojena pomocí elementárních šnekových ozubených kol.
Když se změní trakce na kole, změní se tlak mezi ozubenými koly prvku a bočními ozubenými koly, což způsobí protisměrné otáčení dvojice prvků a přesunutí točivého momentu na druhou stranu. Na rozdíl od jiných konstrukcí fungují snímače točivého momentu prakticky za jakýchkoli podmínek. I když se kola otáčejí různými rychlostmi (zatáčení, přejíždění nerovností), stále dostávají točivý moment na základě trakce.
Automatický diferenciál DAK Krasnikov
Diferenciál je uzamčen působením točivého momentu na hnací kola, nikoli rozdílem v jejich natočení. To umožňuje DAC pracovat stabilně a hladce v celém rozsahu rychlostí vozidla. Princip interakce uzavřených kuličkových řetězů s poloaxiálními šroubovými prvky umožňuje použití tohoto zařízení v jakýchkoli známých kolových vozidlech s maximální účinností. Zachovává si pracovní funkce konvenčního „klasického“ diferenciálu, ale nemá jeho hlavní nevýhodu, prokluzování. Rozměry DAC se neliší od rozměrů „klasického“ diferenciálu a jejich zaměnitelnost je jednoduchá. K dnešnímu dni neexistuje odolnější a jednodušší pracovní design, který by plnil celou řadu úkolů pro přenos výkonu na hnací kola automobilu.
• Mechanismus je symetrický, mechanický diferenciál s automatickou uzávěrkou.
• Diferenciál neobsahuje elektronické, pneumatické, hydraulické ani jiné ovládací prvky.
• Čistě mechanický systém dílů, nevyžaduje seřizování, ladění ani nastavování.
• Systém mazání je standardní, jako u klasického diferenciálu.
• Rozměry a hmotnost zařízení jsou podobné jako u klasického diferenciálu.
• Počet hlavních dílů, 6 ks.
• Montáž automatického diferenciálu na vozidlo se neliší od montáže klasického diferenciálu.
• Automatický diferenciál je navržen tak, aby fungoval v převodovkách všech kolových vozidel, na různých silnicích i v terénu, ve všech rozsazích rychlostí a zatížení.
“DAK” se skládá z pouzdra se dvěma válcovými poloaxiálními prvky umístěnými uprostřed, jejichž konce se vzájemně dotýkají. Na plochách poloosých prvků je šroubový závit, na jednom pravém a na druhém levém směru otáčení. V těle, podélně k ose jeho rotace, jsou dva rovnoběžné otvory, umístěné blízko sebe, rovnající se průměru použité koule. Konce těchto otvorů jsou vzájemně spojeny a tvoří uzavřený kanálek oválného tvaru, který je vyplněn kuličkami stejného průměru.
Uzavřený řetězec kuliček, pokud jsou odstraněny poloaxiální prvky, se může pohybovat v oválném kanálu zcela volně, bez rušení.
Řetěz kuliček v kanálu je jako oválné ozubené kolo, jehož zuby jsou kuličky.
Jedna dlouhá větev oválného kanálu je umístěna blíže k ose otáčení poloaxiálních prvků a je podélně otevřena pro ponoření částí kuliček do šroubových drážek závitu poloaxiálních prvků. V každém závitu závitu je zapuštěna jedna kulička řetězu, spojující oba poloosé prvky do jediného kinematického schématu s řetězem kuliček.
Začneme-li otáčet poloaxiálními prvky 4 v opačných směrech, pak se řetěz kuliček 6 začne pohybovat, což umožní poloaxiálním prvkům 4 snadno a volně se otáčet. V tomto případě „DAK“ funguje jako běžný diferenciál.
Otáčením těla zařízení přenášíme výkon řetězem kuliček na šroubové drážky prvků nápravy a ty přes nápravy na kola vozidla.
Když se vozidlo pohybuje v přímém směru, hřídele náprav jsou nehybné. Řetězce kuliček, které je spojují, jsou také nehybné. Obě hnací kola se otáčejí stejnou rychlostí.
Při otáčení vnější kolo zvyšuje své otáčky vzhledem k vnitřnímu kolu. Osový prvek se začne otáčet a působí na kuličkové řetězy svými šroubovitými drážkami. Řetěz kuliček se hladce pohybuje v oválném kanálku a umožňuje druhému prvku poloosy, který má spirálové drážky opačného směru otáčení, otáčet se v opačném směru, čímž se snižují otáčky vnitřního kola ve stejném poměru, v jakém se zvyšují otáčky vnějšího kola. Takto se auto otáčí.
V případě, že jedno z kol narazí na kluzký povrch, konvenční, „klasický“ diferenciál umožňuje kolu s nejmenší trakcí zvýšit rychlost, tzn. smyk, smyk atd. To se u diferenciálu DAC nestane. Protože v tomto případě se osový prvek prokluzujícího kola začíná otáčet. Jeho rotace nevyhnutelně způsobí rotaci protějšího polonápravového prvku s ním spojeného řetězy kuliček, které okamžitě roztáčí druhé kolo a při tlačení vozu brání jeho sklouznutí. To znamená, že se výrazně zvýší průchodnost, stabilita a terénní schopnosti vozidla.