Complete Gids voor Voertuig Differentiaalen: Functies, Voordelen en Probleemoplossing

Kennis van het differentiaal begint bij de werking van een automobielmotor tot het transmissiesysteem. Kort gezegd: krachtproductie van de motor wordt overgebracht naar het wiel met behulp van het transmissiesysteem. Het voordeel van het differentiaal is dat het de kracht van de motor splitst, waardoor de wielen met een verschillende snelheid kunnen bewegen.

Vandaag kijken we naar de definitie, functies, werking, onderdelen, toepassingen, evenals voor- en nadelen van een differentiaalsysteem in een automobile.

Lees: Werkingprincipe van handmatige en automatische transmissiesystemen

Wat is een Differentiaal?

Een differentiaal is een mechanisme dat het koppel van een motor naar de wielen overbrengt met als doel de kracht te splitsen, zodat de wielen met wisselende snelheid kunnen bewegen. Het differentiaal heeft geen effect wanneer het voertuig rechtdoor rijdt. Het effect treedt op wanneer het voertuig probeert een bocht te maken, wat resulteert in wielen die met een andere snelheid bewegen.

Functies van Differentiaal in een Voertuig:

Het differentiaal heeft de volgende drie functies aan de wielen van het voertuig:

• De motorkracht aan de wielen helpen
• De kracht overbrengen naar de wielen terwijl ze met een andere snelheid draaien
• Optreden als finale tandwielreductie in het voertuig door de draaisnelheid van de transmissie een laatste keer te vertragen voordat het naar het wiel gaat
• Een andere functie van het differentiaal is om de krachtstroom onder 90 graden te keren

Hoofdonderdelen van Differentiaal Systeem:

De volgende onderdelen behoren tot het differentiaal:

• Pignon Aandrijvingstandwiel: dit differentiaalonderdeel overbrengt kracht van de aandrijfas (prop shaft) naar het krontandwiel.
• Krontandwiel: het krontandwiel overbrengt kracht naar de differentiaalbehuizingmontage.
• Spinnetandwielen: dit onderdeel ligt in het hart van het differentiaal.
• Differentiaalbehuizingmontage: dit onderdeel houdt de tandwielen en drijft de as aan.
• Achterste Aandrijfas: het overbrengt koppel van de differentiaalmontage naar de aandrijfwielen.

Typen Differentiaal:

Hieronder staan de typen differentiaal:

• Open Differentiaal: het open differentiaal splitst het motorkoppel in twee uitgangen en laat de wielen met verschillende snelheden draaien. Het wordt vaak gevonden in familiale sedans en economische auto's. In de werking, wanneer een band tractie verliest, zal het tegenoverliggende wiel ook kracht verliezen.
• Vergrendelend Differentiaal: in het vergrendelende type differentiaal draaien verbonden wielen met dezelfde snelheid, wat bochten maken erg moeilijk maakt voor elk voertuig dat zo'n differentiaal draagt. Het wordt vaak gezien in Jeep Wranglers en de meeste full-size vrachtwagens.
• Beperkt-Glijdend Differentiaal: dit type differentiaal combineert zowel het open als het vergrendelende differentiaal. Het wordt vaak gebruikt in sportvoertuigen zoals de Nissan 370Z en de Mazda MX-5 Miata. Het differentiaal gedraagt zich meestal als het open differentiaal, maar vergrendelt automatisch wanneer glijden optreedt. In het beperkt-glijdende differentiaal wordt vergrendeling bereikt met een van de drie manieren – Viscose vloeistof, Koppelingspak of een Complex tandwieltrein.
• Koppel-Vectorerend Differentiaal: dit type differentiaal gebruikt een additionele tandwieltrein. Het fijn-afstemt het koppel dat aan elk aandrijfwiel wordt geleverd. Het wordt vaak gevonden in de BMW X5 M of Lexus RC F. Het vertragen of versnellen van de rotatie van de auto rond een bocht wordt eenvoudiger.

Lees: Typen differentiaal en hun functies

Toepassingen van Differentiaal op een Voertuig:

In een voertuig is het differentiaal ontworpen om een paar wielen aan te drijven, terwijl ze toegestaan is om met verschillende snelheden te draaien. Voertuigen zonder differentiaal, zoals "karts", vinden het moeilijk om een geschikte bocht te maken, omdat beide aandrijfwielen gedwongen zijn om met dezelfde snelheid te draaien. In die situatie wordt de as aangedreven door een eenvoudig kettingaandrijfmechanisme. Bij het maken van een bocht met zo'n voertuig, legt het binnenwiel een kortere afstand af dan het buitnewiel. Dit maakt het differentiaal onnodig, want ofwel draait het binnenwiel te snel of het buitnewiel te langzaam. Het resulteert echter in moeilijke en onvoorspelbare hantering, beschadigde banden en wegen, en spanning op de aandrijving.

De toepassingen van een differentiaal in achterwielaangedreven automobielen, helpt de aandrijfas bij de invals. Dit wordt bereikt met een hypoïde tandwiel (kroon en pignon). Het krontandwiel is gemonteerd op de drager van de planeetketen die het differentiaal vormt. Dit hypoïde tandwiel is een kegeltandwiel dat de richting van de aandrijfrotatie verandert.

Werkingsprincipe van Differentiaal

Het werkingprincipe van een differentiaal in een voertuig is vrij gecompliceerd voor de moderne versie, maar interessant. Laat me een beschrijvend voorbeeld geven: als een auto een bocht naar rechts maakt, kan het hoofdtandwiel 10 volledige rotaties maken. Op dat moment zal het linkerde wiel meer rotaties maken omdat het meer afstand moet afleggen, en het rechterwiel zal minder rotaties maken omdat het minder afstand heeft. De zonnetandwielen die de ashelftstangen aandrijven, draaien met een andere snelheid ten opzichte van het krontandwiel (één sneller, één langzamer). Dit betekent, 2 volle draaien elk (4 volle draaien ten opzichte van elkaar), wat ertoe leidt dat het linkerde wiel 12 rotaties maakt en het rechterwiel 8 rotaties.

De rotatie van het krontandwiel is de gemiddelde rotatie van de zonne-tandwielen. Dit zorgt ervoor dat de transmissie in versnelling zit, waardoor het krontandwiel niet kan draaien binnen het differentiaal wanneer het voertuig uitstaat.

In de werking van het differentiaal wordt de invoerkoppel toegepast op het krontandwiel (blauw), wat de hele drager (blauw) doet draaien. De drager is verbonden met beide zonne-tandwielen alleen via het planeettandwiel (groen). Het koppel wordt overgedragen naar de zonne-tandwielen via het planeettandwiel. Het planeettandwiel draait om de as van de drager die de zonne-tandwielen aandrijft. Het planeettandwiel draait zonder om zijn eigen as te draaien, als de weerstand aan beide wielen gelijk is, wat beide wielen met dezelfde snelheid doet draaien. Echter, als het linkere zonne-tandwiel (rood) weerstand ervaart, draait het planeettandwiel (groen) ook, naast het omdraaien. Hierdoor vertraagt het linkere zonne-tandwiel, met een gelijke versnelling van het rechter zonne-tandwiel (geel).

De onderstaande video legt uit hoe het differentiaal werkt:

Voordelen en Nadelen van Differentiaal:

Voordelen

De volgende zijn de voordelen van differentiaal:

• Het is weerstandig tegen EM (Elektromagnetische) storing, omdat differentiaalsignalen op gebalanceerde lijnen worden overgebracht.
• Helpt bij het minimaliseren van elektronische crosstalk.
• Het kan gebruikt worden voor hoge-snelheid transmissielijnen met goede kwaliteit door ruiseliminatie en minder straling. Daarmee kunnen Common mode rejection en verbeterde voedingsspaning rejection bereikt worden.
• Hogere algehele signaalzwenkkan worden bereikt.
• Het biedt inherentie afkorting van even-orde harmonischen. Sommige pre-distorstechnieken worden ingezet om oneven harmonischen te verminderen.

Nadelen

Ondanks de grote voordelen van differentiaal, zijn er nog steeds enkele beperkingen. Hieronder staan de nadelen van differentiaal:

Dit was het voor dit artikel dat de definitie, typen, werkingprincipe, functies, onderdelen, toepassingen van differentiaal bevat. Ik hoop dat u de lezing genoten heeft, zo ja, reageer dan graag, deel en beveel deze site aan andere technische studenten. Dank u!