Soorten differentieel en hun functies

Er zijn verschillende soorten differentiëlen die geschikt zijn voor een specifiek voertuig, omdat ze dienen om het motorvermogen op de wielen over te brengen. In mijn vorige bericht werd uitgelegd dat het differentieel een mechanisme is dat het koppel van een motor op de wielen overbrengt met als doel het vermogen te verdelen, waardoor de wielen met verschillende snelheid kunnen bewegen.

Vandaag gaan we dieper in op de verschillende soorten differentieel en hun werkingsprincipe.

Soorten differentieel

Hieronder volgen de verschillende soorten differentieel die op auto's te vinden zijn:

• Open differentieel
• Vergrendeld differentieel
• Gelast/spoel differentieel
• Sperdifferentieel met beperkte slip
• Torsen differentieel
• Actief differentieel
• Torque vectoring differentieel

Laat nu hun uitleg zien!

Lezen: Automatisch transmissiesysteem begrijpen

Open differentieel:

De basisvorm van een open differentieel bevat twee ashelften met aan elk uiteinde een tandwiel dat met elkaar is verbonden door een derde tandwiel dat drie zijden van een vierkant vormt. Bij het voltooien van het vierkant wordt de vierde versnelling toegevoegd om de kracht te vergroten. De sterkte wordt verhoogd met het ringwiel toegevoegd aan het differentieelhuis dat de basistandwielen bevat. Dit ringtandwiel garandeert dat de wielen worden aangedreven door de aandrijfas via een rondsel te verbinden.

Het voordeel van een open differentieel is dat de as effectiever een bocht kan maken, wat wordt bereikt wanneer het buitenste wiel met een hogere snelheid het wiel naar binnen beweegt terwijl het de grond bedekt. Een ander voordeel is dat het relatief goedkoop te produceren en gebruikelijk is.

Nadelen doen zich ook voor bij dit type differentieel, omdat het koppel gelijkmatig over beide wielen wordt verdeeld. Hierdoor wordt het vermogen dat naar de wielen wordt overgebracht, beperkt door het wiel met de minste grip.

Vergrendeld differentieel:

Het vergrendelde type differentieel wordt vaak aangetroffen op een voertuig dat off-road gaat. Het is in feite een open differentieel met als effect dat de as op zijn plaats wordt vergrendeld om een ​​vast differentieel te creëren in plaats van een onafhankelijk differentieel. Dit effect kan handmatig of elektronisch in het voertuig plaatsvinden.

De voordelen van een vergrendeld differentieel zijn het verkrijgen van een aanzienlijke hoeveelheid tractie dan het open differentieel. Dit wordt bereikt omdat het koppel niet gelijk 50/50 over het wiel wordt verdeeld. Meer koppel kan een kanaal naar het wiel zijn dat betere tractie heeft.

Een van de nadelen van vergrendelde diffs is binding, het gebeurt wanneer overtollige rotatie-energie (koppel) wordt opgebouwd in de aandrijflijn en moet worden vrijgegeven. Dit losmaken kan worden gedaan wanneer de wielen de grond verlaten en de positie opnieuw instellen of door eenvoudig de as te ontgrendelen wanneer ze niet langer nodig zijn.

Gelast/spoel differentieel:

Het gelaste differentieel lijkt veel op het vergrendelde type, alleen is het permanent gelast van een open differentieel in een vaste as. Het lassen van de vaste as is met opzet gedaan om beide wielen gelijktijdig te laten draaien. Voertuigen met een dergelijk differentieel zijn bedoeld om te driften.

Het differentieel is niet geschikt voor andere rijomstandigheden, omdat het lassen al heeft geknoeid met de sterkte van het onderdeel. het verhoogt ook het risico op catastrofale defecten aan onderdelen, wat kan leiden tot kapotte differentiëlen die door de differentieelbehuizing exploderen.

Sperdifferentieel met beperkte slip:

Dit type differentieel wordt afgekort als LSD. Het combineert de voordelen van zowel een open als een vergrendeld differentieel via een ingewikkelder systeem. Een andere vorm van weerstand wordt gebruikt om hetzelfde te bereiken in dit differentieel. Ze zijn onderverdeeld in:

• Mechanische koppeling LSD
• Viskeuze LSD

Mechanische koppeling LSD

De mechanische koppeling SLD bevat dezelfde kernoverbrenging als in de open differentiëlen met een paar drukringen. De drukringen oefenen kracht uit op twee sets koppelingsplaten die naast de tandwielen zijn geplaatst. Dit biedt weerstand tegen de onafhankelijke rotatie van de wielen, die het effect van het differentieel veranderen van open naar vergrendeld. Het zorgt ook voor meer grip.

Bij dit type mechanische koppeling LSD, de drukringen rond de kerntandwielen, die uit elkaar worden gedrukt door de centrale tandwielpennen. Het duwt onder rotatie tegen de schuine oppervlakken en duwt de drukringen aan weerszijden in het koppelingspark (geel en blauw). Dit genereert weerstand en verandert de werking van de as open naar een vast effect.

Lezen:Alles wat u moet weten over differentieel

De mechanische koppeling LSD is verder onderverdeeld in subtypes die op verschillende manieren functioneren. Ze veranderen wanneer de druk op de koppelingsplaten en de drukring wordt uitgeoefend. Hieronder staan ​​de verschillende soorten mechanische koppelingen LSD:

• Eenrichtings-LSD: de druk wordt alleen uitgeoefend bij vertraging, wat betekent dat hij zich in bochten als een open type gedraagt. Hierdoor draait het wiel zelfstandig. Maar bij acceleratie zorgt de koppelingsrotatie van het differentieel voor wrijving in de koppelingsplaten. Hierdoor worden ze op hun plaats vergrendeld om meer grip te krijgen.
• Tweerichtings-LSD: de druk wordt ook uitgeoefend op de koppelingsplaten bij vertraging. Het helpt bij het verbeteren van de stabiliteit bij het remmen op wisselend wegdek.
• Anderhalf LSD: het probeert de voordelen van de subtypen te combineren door een goede hoeveelheid druk uit te oefenen bij acceleratie en een kleinere hoeveelheid bij vertraging.

Viskeuze LSD:

Het stroperige is het tweede type sperdifferentieel dat een dikke vloeistof gebruikt ter vervanging van de koppeling om de weerstand te creëren die nodig is om de differentiëlen tussen open en vergrendeld te veranderen. Dit type is eenvoudiger omdat het minder bewegende delen heeft dan de mechanische LSD.

De werking is soepeler bij het aanbrengen, omdat de weerstand samen met de snelheid van de wielen toeneemt, wat een zeer geleidelijke toename oplevert. De stroperige LSD brengt het koppel effectiever over naar het wiel met meer tractie. Dit komt omdat de vloeistof als resistent werkt onder snelheid. als een wiel ooit grip verliest en het verschil in snelheid tussen de twee wielen in het differentieel ronddraait. Het creëert meer weerstand op het langzamer bewegende wiel door meer koppel van de aandrijfas ernaar te kanaliseren.

Het nadeel van dit type dat het gebruik ervan beperkt, is dat de vloeistof opwarmt en minder viscose wordt, wat leidt tot minder weerstand. Het kan ook niet volledig worden vergrendeld als de mechanische LSD, omdat de vloeistof geen absolute weerstand kan bieden binnen een voldoende ruimte.

Torsen differentieel:

het Torsen-differentieel gebruikt een heldere versnelling om hetzelfde effect te produceren als het differentieel met beperkte slip. Maar het werkt niet met koppelingen of vloeistofweerstand. In plaats daarvan wordt een laag wormwieloverbrenging toegevoegd aan een traditionele tandwielopstelling van een open differentieel. De sets wormwielen die op elke as werken, zorgen voor de weerstand die nodig is om de koppeloverdracht mogelijk te maken. Dit wordt bereikt door de wormwielen constant in elkaar te laten grijpen via een aangesloten tandwiel.

De constante mesh tussen de twee zijden van het differentieel helpt bij het onmiddellijk overbrengen van het koppel. Dit maakt het gevoeliger bij veranderende weg- en rijomstandigheden. Het Torsen-differentieel is ook in staat om een ​​hoog percentage koppel naar één wiel te sturen, afhankelijk van de versnellingssnelheid. In tegenstelling tot het open differentieel dat zijn koppel gelijkelijk over de wielen moet verdelen.

In het Torsen-differentieel kan de tandwieloverbrenging zo worden bewerkt dat de verschillende weerstandsverhoudingen van invloed zijn bij accelereren en vertragen, net als de anderhalve keer een differentieel met beperkte slip. dit wordt mechanisch bereikt zonder het gebruik van elektronica of enige andere verdampingsvorm. Het Torsen-differentieel is het beste mechanische systeem dat alle kwaliteit heeft van andere differentiëlen die in dit bericht worden vermeld.

Actief differentieel:

Het actieve type differentieel lijkt sterk op het sperdifferentieel, omdat het nog steeds gebruik maakt van mechanismen. Het mechanisme wordt gebruikt om de weerstand te bieden die nodig is om het koppel van de ene naar de andere kant over te brengen. Koppelingen worden elektronisch geactiveerd in plaats van te vertrouwen op puur mechanische kracht.

Actieve differentiëlen gebruiken elektronica om de mechanische krachten waarmee het systeem wordt geconfronteerd door de veranderende rijomstandigheden kunstmatig te veranderen. Daarom zijn ze controleerbaar en dus programmeerbaar. En met sensoren op zo'n voertuig kan een computer automatisch detecteren naar welke wielen het vermogen moet worden overgebracht en wanneer het moet worden overgedragen.

Dit type differentieel presteert goed, vooral op slechte wegen, en helpt auto's die snel veranderende rijomstandigheden doorstaan, te verbeteren. Maar dit zal een systeem zijn dat hun continue aanpassingen aan het voertuig kan bijhouden.

Torque Vectoring differentieel:

Het differentieel met koppelvectoring maakt ook gebruik van een elektronisch verbeterd systeem en gebruikt het zelfs om de hoek of vector van het voertuig te veranderen. Het stimuleert specifieke wielen om meer koppel op te nemen wanneer dat nodig is, wat de prestaties in bochten verbetert. Wanneer een tegengestelde koppeling wordt geactiveerd, kan die welke puur mechanisch aangedreven LSD is, normaal gesproken ingrijpen, worden gebruikt om te helpen bij het sturen. Terwijl je ook meer stroom naar beneden haalt en de tekortkomingen in het LSD-systeem overwint.

In de hoek van dit differentieel oefent een meerweg-LSD weerstand uit op beide wielen totdat de as gedeeltelijk blokkeert. En stabiliseer het ook tijdens het remmen, dat vervolgens wordt vrijgegeven als de wielsnelheid daalt en het voertuig naar binnen draait. Hierdoor kunnen de wielen met verschillende snelheden draaien. Maar in plaats van de weerstand op beide wielen los te laten, blijft een TVD de koppeling alleen op het buitenste wiel toepassen. Dit verhoogt de weerstand die door het wiel wordt ervaren en zorgt ervoor dat het systeem er meer koppel naartoe kan sturen. Onbalans van kracht zal namelijk naar buiten toe, waardoor het voertuig een scherpe bocht neemt en onderstuur vermindert.

Wanneer de weerstand voortdurend door de bocht wordt ervaren, terwijl het voertuig de apex passeert en begint te accelereren, zal het een normale meerweg-LSD blijven negeren. Dit zou de snellere beweging van het buitenwiel opnieuw interpreteren als slippen en het koppel tijdens het accelereren naar het binnenste wiel leiden, omdat het meer grip ervaart.

Omdat de TVD meer weerstand uitoefent op de koppeling van de buitenste wielen, wordt het systeem misleid om er meer koppel doorheen te leiden. dit wordt bereikt door het vermogen dat kan worden toegepast te vergroten en het onderstuur bij acceleratie uit een bocht te verminderen.

Lezen: Wat u moet weten over het handmatige transmissiesysteem

Torque vectoring differentiëlen zijn in staat om 100% van het beschikbare koppel via een enkel wiel over te brengen. Dit is alleen wanneer het koppel in de meest extreme omstandigheden nodig is.

De beperking van deze TVD is dat hij erg ingewikkeld en erg duur is en doorgaans wordt gebruikt voor race-/baantoepassingen vanwege het hoge snelheidspotentieel in bochten.

Alle soorten differentieel hebben hun eigen voor- en nadelen, ik hoop dat u nu de verschillende soorten differentieel kent. Als je vragen hebt, stel ze dan via het opmerkingenveld en deel dit artikel met andere technische studenten. Bedankt!