Mootorsõidukite diferentsiaalsüsteemide põhitõed
Autotööstuses mängib jõuülekandesüsteem (veoülekanne) olulist rolli mootori võimsuse efektiivsel edastamisel ratastele. Üks peamisi jõuülekande komponente, eriti tagaveoliste (RWD), esiveoliste (FWD) ja nelikveoliste (4WD/AWD) sõidukite puhul, on diferentsiaal. Diferentsiaal töötab vaikselt, kuid määrab oluliselt sõiduki mugavuse, stabiilsuse ja ohutuse kurvides või ebatasasel teel sõitmisel. See artikkel käsitleb mootorsõiduki diferentsiaalisüsteemi põhitõdesid: definitsiooni, funktsiooni, komponente, tööpõhimõtteid, kahjustuste tüüpe ja sümptomeid ning hooldust.
Diferentsiaalide mõistmine
Diferentsiaal on käigukast, mis võimaldab ühel teljel asuvatel kahel veorattal (vasakul ja paremal) pöörleda erineva kiirusega, eriti pöörde ajal. Ilma diferentsiaalita oleksid mõlemad ühel teljel asuvad rattad sunnitud pöörlema sama kiirusega, mis põhjustab rataste libisemist, rehvide kiiret kulumist, raskusi sõiduki juhtimisega ja suurenenud koormust jõuülekande komponentidele.
Tagaveolistel sõidukitel asub diferentsiaal tavaliselt tagasillal. Esiveolistel sõidukitel on diferentsiaal tavaliselt integreeritud käigukastiga (käigukasti ja diferentsiaali kombinatsioon) ees. Nelikveolistel/nelikveolistel sõidukitel võib olla eesmine diferentsiaal, tagumine diferentsiaal ja mõnikord ka keskdiferentsiaal või muu pöördemomenti jaotav seade.
Diferentsiaali peamine ülesanne
Üldiselt on diferentsiaalidel mitu peamist funktsiooni:
1. Jaotage võimsus kahele veorattale
Diferentsiaal edastab pöördemomenti kardaanvõllilt (või esiveolise käigukasti väljundilt) vasakule ja paremale rattale.
2. Võimaldab erinevaid rataste pöörlemiskiirusi
Pöörates läbib välimine ratas suurema vahemaa kui sisemine ratas, seega peab välimine ratas kiiremini pöörlema. Diferentsiaal kompenseerib seda erinevust.
3. Muutke pöörlemissuunda ja lõplikku ülekandearvu
Läbi hammasrataste ja hammasrataste seeria muudab diferentsiaal propelleri võlli pöörlemissuunda ja annab üldiselt lõpliku reduktsiooni (lõpliku ülekandearvu), et suurendada ratastele antavat pöördemomenti.
4. Parandage sõidustabiilsust ja -mugavust
Õige pöörlemisjaotuse korral on sõiduk kurvides sujuvam, vähendades rehvide hüppamise või "hammustamise" sümptomeid.
Diferentsiaalsüsteemi peamised komponendid
Kuigi tootjate konstruktsioonid võivad erineda, koosneb diferentsiaal põhimõtteliselt järgmistest komponentidest:
1. Hammasratas (veoratas)
Väike hammasratas, mis saab pöörlemise kardaanvõllilt (RWD) või käigukasti väljundvõllilt (FWD). Hammasratas paneb pöörlema hammasratast.
2. Rõngashammasratas (kroonratas)
Suur hammasratas, mis on ühendatud diferentsiaali korpusega. Rõngashammasratas sobib kokku hammasrattaga ja määrab lõpliku ülekandearvu.
3. Diferentsiaali korpus (diferentsiaali korpus)
Korpus, kus asuvad diferentsiaalkäigud. Pöörleb koos hammasrattaga.
4. Külgkäigukast (päikesekäigukast)
Vasaku ja parema teljega ühendatud käigud. Külgkäigud edastavad pöördemomenti otse telgedele.
5. Ämblikülekanne / diferentsiaalülekanne (planeedülekanne)
Diferentsiaali korpuse sees olevad väikesed hammasrattad, mis võimaldavad külghammasratastel erineva kiirusega pöörelda.
6. Laagrid ja tihendid
Laagrid toetavad hammasratta ja diferentsiaali korpuse sujuvat ja täpset pöörlemist. Tihendid hoiavad ära teljeõli lekke.
7. Diferentsiaalõli (käigukastiõli)
Kõrge viskoossusega määrdeaine hammasrataste kaitsmiseks kulumise, kuumuse ja suurte kontaktkoormuste eest.
Diferentsiaalide tööpõhimõte sirgel ja pöördel liikudes
1. Kui sõiduk sõidab otse
Kui auto liigub otse tasasel teel, vajavad nii vasak- kui ka parempoolne ratas sama pöörlemiskiirust. Nendel tingimustel:
– Rõngashammasratas pöörab diferentsiaali korpust.
– Ämblikhammasratas pöörleb, aga ei pöörle oma telje ümber märkimisväärselt.
– Vasak ja parempoolne hammasratas pöörlevad sama kiirusega.
Selle tulemusel jagatakse pöördemoment ja rattad liiguvad sünkroonselt.
2. Kui sõiduk pöörab
Kui sõiduk pöörab:
– Välimine ratas peab kiiremini pöörlema, kuna selle rööpmelaius on pikem.
– Diferentsiaali korpus pöörleb endiselt, kuid ämblikhammasratas pöörleb nüüd ümber oma telje, võimaldades ühel külgmisel hammasrattal kiiremini ja teisel aeglasemalt pöörata.
Nii saab sõiduk sujuvalt kurvi võtta ilma, et üks ratastest liigselt libisema hakkaks.
Diferentsiaalitüübid
Tehnoloogia areng on toonud kaasa mitut tüüpi diferentsiaale erinevate veojõu- ja jõudlusvajaduste jaoks:
1. Avatud diferentsiaal (avatud diferentsiaal)
See on sõiduautodes kõige levinum tüüp. Selle eelised on lihtsus, taskukohasus ja sujuvus. Negatiivne külg: kui üks ratas kaotab haarduvuse (näiteks libedal teel), kipub pöördemoment voolama rattale, mis kõige kergemini pöörleb (see, mis libiseb), muutes sõiduki manööverdamise raskeks.
2. Piiratud libisemisega diferentsiaal (LSD)
Piiratud libisemisega diferentsiaal (LSD) on loodud selleks, et diferentsiaalrataste libisemine kurvides toimuks, piirates samal ajal liigset libisemist, kui üks ratas kaotab haarduvuse. LSD-sid on mitut tüüpi:
– Siduritüüpi LSD (siduriketaste abil)
– Viskoosne LSD (silikoonvedeliku abil)
– Torsen/Helical LSD (spiraalhammasratastega)
LSD-sid kasutatakse laialdaselt sportautodes, maasturites ja autodes, mis vajavad paremat haarduvust.
3. Lukustav diferentsiaal (lukustav diferentsiaal)
Diferentsiaali saab "lukustada", nii et mõlemad rattad pöörlevad võrdselt, mis on kasulik rasketel maastikusõitudel. Lukustatud olekus on sõidukil maksimaalne haarduvus, kuid see ei ole ideaalne asfaldil kurvides sõitmiseks, kuna see võib põhjustada võimsuse kadu, rehvide kulumist ja jõuülekande koormust.
4. Elektrooniline diferentsiaal / pöördemomendi vektoriseerimine
Tänapäevastes sõidukites saab pöördemomendi jaotust juhtida elektrooniliselt, kas mitmekettalise siduri, elektrimootori (elektrisõidukites) või konkreetseid rattaid hoidva pidurisüsteemi abil. Pöördemomendi vektoriseerimine parandab stabiilsust ja väledust kurvides.
Diferentsiaali rikke sümptomid
Diferentsiaalkahjustused võivad kaasa tuua tõsiseid tagajärgi. Mõned levinumad tunnused on:
– Teljelt kostuv sumin või norskamine, mis kiirusega tugevneb.
– Kiirenduse või aeglustamise ajal kostuv „klotok”-heli viitab liigsele lõtkule või kulunud komponentidele.
– Vibratsioon tagant või eest, olenevalt diferentsiaali asendist.
– Teljeõli leke, mis on nähtav telje tihendi või hammasratta tihendi imbumisest.
– Rehvid kuluvad ebaühtlaselt, eriti kui sellega kaasnevad joondus- või laagriprobleemid.
Nende sümptomite ilmnemisel tuleks viivitamatult läbi viia kontroll, sest käigukasti kahjustused võivad levida ja remondikulud suureneda.
Diferentsiaalhooldus
Diferentsiaali vastupidavuse tagamiseks on olulised järgmised hooldustoimingud:
1. Vaheta teljeõli regulaarselt vastavalt tootja soovitustele (näiteks iga 20 000–50 000 km järel, olenevalt kasutusest).
2. Kasutage õigete spetsifikatsioonidega õli, sh API GL-4/GL-5 standardeid ja viskoossust (nt 75W-90, 80W-90) vastavalt kasutusjuhendile.
3. Kontrollige tihendite ja tihenditega seotud lekkeid ning veenduge, et õhutusava (ventilatsioon) poleks blokeeritud.
4. Vältige ettevalmistuseta äärmuslikke koormusi, näiteks raskete koormate sagedast vedamist ilma sobiva õli või piisava jahutuseta.
5. Teatud tüüpi LSD puhul kasutage vajadusel LSD-lisanditega õli, et vältida LSD-siduri vibratsiooni (värinat).
Sulgemine
Diferentsiaal on võtmekomponent, mis võimaldab mootorsõidukitel ohutult ja mugavalt pöörata, jaotab pöördemomenti veoratastele ja tagab lõpliku reduktsiooni, et suurendada rataste pöördemomenti. Diferentsiaalide tööpõhimõtte ja erinevate tüüpide – avatud diferentsiaalidest piiratud libisemisega diferentsiaalide, lukustuvate diferentsiaalide ja kaasaegsete elektroonikasüsteemideni – põhiteadmised aitavad kasutajatel mõista õlivahetuse ja kahjustuste varajase avastamise olulisust. Nõuetekohase hoolduse korral saab diferentsiaalisüsteem pikas perspektiivis optimaalselt toimida ja säilitada sõiduki jõudlust erinevates teeoludes.
