Hvordan forskelle fungerer

Differensen er en enhed, der deler motorens drejningsmoment på to måder, så hver udgang kan rotere med en anden hastighed.

Forskellen findes på alle moderne biler og lastbiler og også i mange firehjulstrækede køretøjer. Disse firehjulstrækkende køretøjer har brug for en forskel mellem hvert sæt af drivhjul, og de har også brug for et mellem for- og baghjulene, fordi forhjulene bevæger sig i en anden afstand gennem en sving end baghjulene.

Deltid firehjulstrækssystemer har ikke forskel mellem for- og baghjul; I stedet er de låst sammen, så for- og baghjulene skal dreje med samme gennemsnitlige hastighed. Dette er grunden til, at disse køretøjer er svære at tænde for beton, når firehjulstrekkesystemet er aktiveret.

Vi begynder med den enkleste type differentier, kaldet en åben forskel. Først skal vi undersøge nogle terminologier: Billedet herunder mærker komponenterne i en åben differensial.

Når en bil kører lige ned ad vejen, drejer begge drivhjul sig med samme hastighed. Det inputhjul drejer ringhjulet og buret, og ingen af ​​tandhjulene inden i buret roterer - begge sideskabe er effektivt låst til buret.

Dette indhold er ikke kompatibelt på denne enhed.

Animering høflighed Geebee's Vector Animationer

Bemærk, at indgangshjulet er et mindre gear end ringhjulet; dette er den sidste gearreduktion i bilen. Du har muligvis hørt ord som bagakselforhold eller endelig drevforhold. Disse henviser til gearforholdet i differensen. Hvis det endelige drevforhold er 4,10, har ringgearet 4,10 gange så mange tænder som det indgående tandhjul. Se Sådan fungerer gear for at få flere oplysninger om gearforhold.

Når en bil drejer, skal hjulene dreje i forskellige hastigheder.

Dette indhold er ikke kompatibelt på denne enhed.

Animering høflighed Geebee's Vector Animationer

I figuren ovenfor kan du se, at tandhjulene i buret begynder at dreje, når bilen begynder at dreje, så hjulene kan bevæge sig i forskellige hastigheder. Det indvendige hjul roterer langsommere end buret, mens det udvendige hjul roterer hurtigere.

Åben Differential - Lige (600 KB)

Dette indhold er ikke kompatibelt på denne enhed.

Åben Differential - Drejning (1.1MB)

Dette indhold er ikke kompatibelt på denne enhed.

Den åbne forskel anvender altid den samme mængde af drejningsmoment til hvert hjul. Der er to faktorer, der bestemmer, hvor meget drejningsmoment, der kan påføres hjulene: udstyr og trækkraft. Under tørre forhold, når der er masser af trækkraft, begrænses mængden af ​​drejningsmoment på hjulene af motoren og gearingen; i en situation med lav trækkraft, såsom når man kører på is, er mængden af ​​drejningsmoment begrænset til den største mængde, der ikke får et hjul til at glide under disse forhold. Så selvom en bil muligvis kan producere mere drejningsmoment, skal der være tilstrækkelig trækkraft til at overføre dette drejningsmoment til jorden. Hvis du giver bilen mere gas, når hjulene begynder at glide, vil hjulene bare dreje hurtigere.

På tynd is

Hvis du nogensinde har kørt på is, kender du måske et trick, der gør accelerationen lettere: Hvis du starter i andet gear eller endda tredje gear i stedet for først, på grund af gearet i transmissionen, vil du have mindre drejningsmoment til rådighed til hjulene. Dette gør det lettere at accelerere uden at dreje hjulene.

Hvad sker der nu, hvis det ene af drivhjulene har god trækkraft, og det andet er på is? Det er her problemet med åbne forskelle kommer ind.

Husk, at den åbne differensial altid anvender det samme drejningsmoment på begge hjul, og den maksimale mængde drejningsmoment er begrænset til den største mængde, der ikke får hjulene til at glide. Det kræver ikke meget drejningsmoment for at få et dækglid på is. Og når hjulet med god trækkraft kun får den meget lille mængde drejningsmoment, der kan anvendes på hjulet med mindre trækkraft, vil din bil ikke bevæge sig meget.

Off-road

En anden gang åbne forskelle kan få dig i problemer er, når du kører off-road. Hvis du har en lastbil med fire hjul, eller en SUV, med en åben forskel på både for og bagpå, kan du sidde fast. Husk nu - som vi nævnte på den forrige side, anvender den åbne differensial altid det samme drejningsmoment på begge hjul. Hvis et af de forreste dæk og et af de bagerste dæk kommer fra jorden, vil de bare rotere hjælpeløst i luften, og du vil slet ikke være i stand til at bevæge dig.

Løsningen på disse problemer er begrænset glideforskel (LSD), undertiden kaldet positraction. Begrænsede glideforskelle anvender forskellige mekanismer for at tillade normal differentiel handling, når man går rundt om svinger. Når et hjul glider, tillader de, at mere drejningsmoment overføres til det ikke-glidende hjul.

De næste par sektioner vil beskrive nogle af de forskellige typer begrænsede glideforskelle, herunder koblings-type LSD, den viskøse kobling, låsedifferentialet og Torsen-differensen.

Den begrænsede slipdifferensial i koblingen tilføjer en fjederpakke og et sæt koblinger til det åbne differensial. Image høflighed Eaton Automotive Groups drejningsmomentafdeling

Koblingstypen LSD er sandsynligvis den mest almindelige version af den begrænsede slipdifferentiale

Denne type LSD har alle de samme komponenter som en åben forskel, men den tilføjer en forårspakke og et sæt af koblinger. Nogle af disse har en keglekobling, der er ligesom synkronisatorerne i en manuel gearkasse.

Fjederpakningen skubber sidehjulene mod koblingerne, der er fastgjort til buret. Begge sidehjul roterer med buret, når begge hjul bevæger sig i samme hastighed, og koblingerne er ikke rigtig nødvendige - den eneste gang koblingerne trænger ind er, når der sker noget, der får det ene hjul til at rotere hurtigere end det andet, som i en tur. Koblingerne bekæmper denne opførsel og ønsker, at begge hjul skal have samme hastighed. Hvis det ene hjul ønsker at dreje hurtigere end det andet, skal det først overvinde koblingen. Stivheden af ​​fjedrene kombineret med friktion af koblingen bestemmer, hvor meget drejningsmoment, det tager for at overmanne det.

At komme tilbage til den situation, hvor det ene drivhjul er på isen, og det andet har god trækkraft: Med dette begrænsede slipforskel, selvom hjulet på isen ikke er i stand til at overføre meget drejningsmoment til jorden, vil det andet hjul stadig få det drejningsmoment, det har brug for at bevæge sig. Det drejningsmoment, der leveres til hjulet, ikke på isen, er lig med mængden af ​​drejningsmoment, det kræver for at overkoble koblingerne. Resultatet er, at du kan bevæge dig fremad, selvom det stadig ikke er med din fulde kraft.

Dette indhold er ikke kompatibelt på denne enhed.

Det viskos kobling findes ofte i firehjulstrækkede køretøjer. Det bruges ofte til at forbinde baghjulene med forhjulene, så når det ene sæt hjul begynder at glide, overføres drejningsmoment til det andet sæt.

Den viskose kobling har to sæt plader inde i et forseglet hus, der er fyldt med en tyk væske, som vist nedenfor. Et sæt plader er forbundet til hver udgangsaksel. Under normale forhold roterer begge sæt plader og den viskose væske med samme hastighed. Når det ene sæt hjul prøver at snurre hurtigere, måske fordi det glider, drejer det sæt plader, der svarer til disse hjul, hurtigere end det andet. Den viskose væske, der sidder fast mellem pladerne, forsøger at indhente de hurtigere diske og trække de langsommere diske med. Dette overfører mere drejningsmoment til de langsommere bevægelige hjul - de hjul, der ikke glider.

Når en bil drejer, er forskellen i hastighed mellem hjulene ikke så stor som når et hjul glider. Jo hurtigere pladerne roterer i forhold til hinanden, jo mere drejningsmoment overføres den viskøse kobling. Koblingen forstyrrer ikke svingene, fordi mængden af ​​overført drejningsmoment under en sving er så lille. Dette fremhæver imidlertid også en ulempe ved den viskøse kobling: Ingen overførsel af drejningsmoment vil ske, før et hjul faktisk begynder at glide.

Et simpelt eksperiment med et æg hjælper med at forklare den viskøse koblings opførsel. Hvis du sætter et æg på køkkenbordet, er skallen og æggeblommen begge stationære. Hvis du pludselig drejer ægget, bevæger skallen sig hurtigere end æggeblommen i et sekund, men æggeblommen vil hurtigt komme op. For at bevise, at æggeblokken spinder, når du først har ægget snurret, skal du hurtigt stoppe det og derefter slippe - ægget begynder at snurre igen (medmindre det er hårdt kogt). I dette eksperiment brugte vi friktionen mellem skallen og æggeblommen til at udøve kraft på æggeblommen og fremskynde den. Da vi stoppede skallen, anvendte denne friktion - mellem den stadig bevægelige åge og skallen - kraft på skallen, hvilket fik den til at fremskynde. I en viskos kobling påføres kraften mellem væsken og sæt pladerne på samme måde som mellem æggeblommen og skallen.

Image høflighed Eaton Automotive Groups drejningsmomentafdeling

Det låseforskel er nyttigt til alvorlige terrængående køretøjer. Denne type differentie har de samme dele som en åben differensial, men tilføjer en elektrisk, pneumatisk eller hydraulisk mekanisme til at låse de to udgangsbolte sammen.

Denne mekanisme aktiveres normalt manuelt ved hjælp af afbryderen, og når aktiveret, vil begge hjul rotere med samme hastighed. Hvis det ene hjul ender fra jorden, kender det eller holder det andet hjul ikke. Begge hjul vil fortsætte med at dreje i samme hastighed, som om intet var ændret.

Det Torsen differentiel* er en rent mekanisk enhed; det har ingen elektronik, koblinger eller tyktflydende væsker.

-Torsen (fra Torque Sensing) fungerer som en åben forskel, når mængden af ​​drejningsmoment til hvert hjul er ens. Så snart et hjul begynder at miste trækkraft, forårsager forskellen i drejningsmoment tandhjulene i Torsen-differensen til at binde sammen. Udformningen af ​​tandhjulene i differensen bestemmer drejningsmomentforspænding. For eksempel, hvis en bestemt Torsen-differensial er designet med et forspændingsforhold på 5: 1, er det i stand til at anvende op til fem gange mere drejningsmoment på det hjul, der har god trækkraft.

Disse enheder bruges ofte i højtydende firehjulstrækkende køretøjer. Ligesom den viskose kobling bruges de ofte til at overføre strøm mellem for- og baghjulene. I denne anvendelse er Torsen overlegen i forhold til den viskose kobling, fordi den overfører drejningsmoment til de stabile hjul, inden den faktiske glidning finder sted.

Men hvis et sæt hjul mister trækkraft helt, vil Torsen-differensen ikke være i stand til at levere noget drejningsmoment til det andet hjulssæt. Forspændingsforholdet bestemmer, hvor meget moment der kan overføres, og fem gange nul er nul.

*TORSEN er et registreret varemærke tilhørende Zexel Torsen, Inc.

Hummer!

HMMWV eller Hummer bruger Torsen®-differentier på for- og bagakslerne. Brugermanualen til Hummer foreslår en ny løsning på problemet med et hjul, der kommer fra jorden: Anvend bremserne. Ved at anvende bremserne påføres momentet på det hjul, der er i luften, og derefter fem gange dette drejningsmoment kan gå til hjulet med god trækkraft.

relaterede artikler

• Sådan fungerer bilmotorer
• Sådan fungerer manuelle transmissioner
• Sådan fungerer gear
• Sådan fungerer firehjulstræk
• Sådan fungerer kraft, magt, drejningsmoment og energi

Flere gode links

• Pyle Bros: Differentialterminologi
• Udviklingen af ​​en forskel til forbedring af trækkontrol
• Powertrax