Дифференциал играет важную роль в движении автомобиля по прямой и эффективном и комфортном прохождении поворотов. По сути, это устройство, которое позволяет двум сторонам оси работать с разной скоростью. В зависимости от того, в каком направлении поворачивает автомобиль, а также от его конфигурации переднего, заднего или полного привода, мощность распределяется от трансмиссии к колесам.
Без дифференциала поворот был бы довольно раздражающим. Когда автомобиль вращается, внешнее колесо и внутреннее колесо вращаются с разной скоростью. Внешнее колесо вращается быстрее, так как его путь немного длиннее, чем у внутреннего колеса. Без дифференциала, распределяющего мощность между двумя шинами, а также просто учитывающего разницу в скорости, когда мощность не подается, это создаст сильный шум от шин, поскольку внутренняя шина будет вращаться быстрее, чем нужно. . Отсутствие дифференциала также значительно увеличило бы радиус поворота автомобиля, что сделало бы такую простую задачу, как проезд по тесной парковке, головной болью.
К счастью, более 100 лет автомобильных исследований и разработок помогли постоянно улучшать и модернизировать дифференциалы, чтобы облегчить вождение и даже повысить сцепление с дорогой в определенных сценариях, например, на трассе в автоспорте. Они также помогают на бездорожье, гарантируя, что грузовики могут легко преодолевать большие препятствия. Давайте обсудим не только то, что такое дифференциал и как он работает, но и различные распространенные виды, которые существуют.
Дифференциал принимает мощность, поступающую от двигателя через трансмиссию, и распределяет ее между колесами, которыми он назначен управлять. В переднеприводном автомобиле дифференциал и трансмиссия представляют собой одно целое, называемое коробкой передач. В заднеприводных автомобилях наиболее распространенная конфигурация имеет двигатель и трансмиссию впереди, а дифференциал сзади, чтобы разделить мощность между двумя задними колесами.
В полноприводных или полноприводных автомобилях наиболее распространенным методом разделения мощности является раздаточная коробка, прикрепленная к трансмиссии, которая передает определенное количество мощности на задние колеса, а остальную часть на задние колеса. передние колеса. У некоторых есть настройки, чтобы изменить, сколько энергии куда идет, но это блог для другого дня.
Однако коробки передач предназначены не только для переднеприводных автомобилей, поскольку они существуют и в автомобилях с задним приводом. Все зависит от разработанного производителем весового баланса и упаковки. Последний Aston Martin Vantage имеет 4,0-литровый V8 с двойным турбонаддувом спереди, но трансмиссия и дифференциал сзади заключены в коробку передач. Как и гоночный автомобиль Lexus RC F GT3. Двигатель Porsche 911 находится за задними колесами, а коробка передач — перед ним между задними колесами. Дикий, да?
Самый простой способ объяснить это — посмотреть на заднеприводную машину. Вращательное движение приводного вала передается на входную шестерню внутри корпуса дифференциала. Это вращает зубчатый венец, к которому прикреплен сам дифференциал, который затем через серию шестерен поворачивает задние карданные валы. Соотношение между входной шестерней и зубчатым венцом является передаточным числом конечной передачи, также известным как передаточное число задней оси. Если передаточное число главной передачи составляет 3,73 (по крайней мере, когда речь идет о BMW начала 2010-х годов), это означает, что у зубчатого венца в 3,73 раза больше зубьев, чем у входной шестерни.
При прочих равных условиях, таких как 6-ступенчатая механическая коробка передач того же BMW 128i 2011 года, обороты на каждой из передач будут выше, чем при передаточном числе главной передачи 3,23. Тем не менее, есть и другие факторы, влияющие на это, например, изменение передачи трансмиссии.
Существует три распространенных типа дифференциалов:открытые, самоблокирующиеся и заблокированные.
Открытый дифференциал является наиболее распространенным типом и наименее дорогим в производстве. По сути, он распределяет мощность между ведущими колесами, хотя в случае пробуксовки больше мощности передается на проскальзывающее колесо с меньшим сцеплением. Это как с электричеством, оно всегда идет по пути наименьшего сопротивления. Это часто устраняется с помощью электронного контроля тяги, хотя это не всегда самый эффективный способ улучшить сцепление с дорогой.
С другой стороны, дифференциал повышенного трения (LSD) перенаправляет мощность на шину с большим сцеплением или сопротивлением, тем самым лучше справляясь со сценарием с низким сцеплением, таким как разбрызгивание через лужу или проезд по участку земли. лед.
Заблокированный дифференциал начинается как открытый дифференциал, но когда он приводится в действие через электрическую или пневматическую систему, он распределяет мощность поровну, 50/50, между двумя ведущими колесами. Это хорошо для поддержания привода на шину с тягой или даже в том случае, если одно колесо подвешено над землей. Колесо, соприкасающееся с землей, по-прежнему будет двигать автомобиль вперед.
Однако в заблокированном состоянии радиус поворота автомобиля значительно увеличивается, а шины, прикрепленные к заблокированному дифференциалу, подпрыгивают и стрекочут, поскольку они вращаются с одинаковой скоростью. В разблокированном состоянии дифференциал будет учитывать разные скорости вращения колес при повороте и вернется к свойствам открытого дифференциала.
Сварной дифференциал, который на самом деле встречается только в дрифте, похож на заблокированный дифференциал, который нельзя разблокировать. Ведущие колеса всегда имеют распределение мощности 50/50, что хорошо для создания выгорания и запуска автомобиля в занос, но опять же, это может раздражать, когда происходит поворот в сценариях без дрифта.
Существует два распространенных типа дифференциалов повышенного трения:дифференциалы повышенного трения с муфтой и механического типа (также известные как винтовые дифференциалы повышенного трения). Есть также вязкий тип, но мы сохраним его для будущего блога.
Тип сцепления обычно предназначен больше для использования только на гусеницах и выпускается в виде односторонних, полуторных или двухсторонних вариантов. Под типом сцепления мы подразумеваем, что внутри дифференциала есть пакеты сцепления, которые блокируются вместе и передают равное количество мощности на каждое из задних колес. Скорость, с которой диски сцепления сцепляются друг с другом и передают одинаковое количество мощности на каждое колесо, называется скоростью блокировки. Как правило, чем жестче уровень блокировки, тем более точными и искусными должны быть входные данные.
Односторонний дифференциал блокирует задние колеса при ускорении. Двухсторонний дифференциал блокирует задние колеса при ускорении и торможении. Дифференциал в один с половиной десятых - это золотая середина с менее резким коэффициентом блокировки.
Механический дифференциал повышенного трения использует шестерни вместо муфт для передачи мощности на колесо с большей тягой, а затем снижает ее по мере увеличения тяги, уменьшения сопротивления и исчезновения проскальзывания. Распространенными типами косозубых дифференциалов являются Torsen (сокращение от "датчик крутящего момента") и Wavetrac, каждый из которых использует свои собственные уникальные запатентованные способы ограничения проскальзывания.
Есть так много разновидностей и нюансов на выбор, поэтому все зависит от области применения. Прелесть блокировки (распространенный термин для блокировки дифференциала) заключается в том, что водитель активирует ее, когда она блокируется. Однако не все запирающиеся шкафчики одинаковы, так как некоторые разблокируются, если транспортное средство откатится назад, а некоторые останутся закрытыми.
Когда дело доходит до дифференциалов повышенного трения, механический тип является наиболее распространенным, поскольку потребители могут купить его в выставочном зале. Тем не менее, они начинают отставать в плане производительности, когда дело доходит до максимально эффективной передачи мощности на асфальт, и именно здесь в игру вступает дифференциал сцепления. Однако дифференциалы со сцеплением требуют обслуживания, включающего замену сцеплений, в то время как для механических дифференциалов обычно требуется только замена жидкости.
Но с другой стороны, некоторые дифференциалы с ограниченным проскальзыванием блокируются электронным способом, а это означает, что если кто-то хочет подавить выгорание дыма при выходе из поворота в сценарии вождения на трассе, дифференциал с электронной блокировкой сделает это более эффективно, чем обычный механический дифференциал. . Хорошим примером этого является дифференциал BMW Active M, который использует различные входные данные, такие как вход дроссельной заслонки, скорость рыскания, скорость вращения колес и общую скорость, чтобы определить, когда лучше всего заблокировать дифференциал для достижения оптимальной производительности.
Опять же, независимо от конструкции каждого дифференциала, идея состоит в том, чтобы передавать мощность на любое из ведущих колес, прикрепленных к передней или задней оси. Некоторые из них больше ориентированы на (каламбур) комфорт и стоимость, тогда как другие ориентированы на оптимальную производительность. Затем есть большая золотая середина, которая обладает определенным балансом между ними.
Если все это все еще немного неясно, не бойтесь, наши коллеги из Recurrent Media из Donut Media Смонтируйте отличное видео, демонстрирующее, как работает дифференциал.
И, наконец, посмотрите это видео от Объяснение техники. чтобы получить немного больше визуальных знаний о различиях между сцеплением и косозубым дифференциалом повышенного трения:
Эволюция систем рулевого управления с усилителем
Шины Michelin:сила производительности
Gearhead 101:трансмиссия
Демистификация индикатора батареи на приборной панели
Гибрид Toyota Tacoma нуждается в большей мощности