Noen sier: "En differensial lar bare venstre og høyre hjul spinne av seg selv-det er ikke noe komplisert med det." Selv om det høres enkelt ut, går det faktisk glipp av det avgjørende punktet.
Det grunnleggende problemet en differensial løser er ikke bare å la hjul "snurre som de vil"; snarere lar den kjøretøyet overføre kraft samtidig som venstre og høyre drivhjul kan rotere med forskjellige hastigheter under en sving. Å forstå denne forskjellen er det første trinnet for å forstå hvordan en differensial fungerer.
01. Uten differensial blir dreiing et stort problem
Tenk på et virkelig-scenario: to personer som går side-ved-side og svinger. Personen på utsiden må ta lengre, raskere skritt, mens personen på innsiden tar mindre skritt. Det samme prinsippet gjelder for en bil som svinger et hjørne-de ytre hjulene kjører langs en større bue, og de indre hjulene kjører langs en mindre bue, så de krever forskjellige rotasjonshastigheter.
Analyse av differensiell struktur og prinsipper _ Pacific Auto Network
Det var nettopp her tidlige kjøretøyer med solide-akseldrevne hjul fikk problemer. Med venstre og høyre hjul låst sammen av en stiv aksel, ble de tvunget til å spinne med samme hastighet. Dette fungerte bra når du kjørte rett, men i en kurve-der hjulene faktisk trengte å snurre i forskjellige hastigheter-for å tvinge dem til å holde seg synkroniserte, fikk de til å kjempe mot hverandre.
Du kan visualisere dette som to personer som kjører en kurve med bena bundet sammen: personen på utsiden ønsker å gå raskere, mens personen på innsiden ønsker å gå saktere, noe som resulterer i en vanskelig, ukoordinert bevegelse for begge.
Derfor er den primære funksjonen til en differensial å tilfredsstille det vesentlige behovet for at venstre og høyre drivhjul skal rotere med forskjellige hastigheter under svinger; håndteringsstabilitet er rett og slett en av de praktiske fordelene som følger av dette. I fremtidige samtaler om biler, hvis noen beskriver differensialen bare som en "ytelseskomponent", kan du spørre: "Uten den, hvordan ville venstre og høyre drivhjul taklet de forskjellige avstandene de må dekke når de svinger?"
02. Gir-differensialer: distinkte tilstander for svinging og rett-linjekjøring
Gir-forskjellene som finnes i moderne biler kan se mer komplekse ut enn du forventer, men det underliggende konseptet forblir det samme: kraft må fortsette å overføres, men hjulene på hver side må kunne justere rotasjonshastighetene sine basert på de forskjellige avstandene de kjører.
Den består av komponenter som differensialhuset, planetgir (eller edderkoppgir), planetgiraksler og sidegir (eller akselgir). Ved kjøring i rett linje kjører venstre og høyre hjul omtrent samme avstand. Den interne mekanismen til differensialen fungerer som en synkronisert enhet: planetgirene roterer sammen med huset, men roterer ikke på sine egne akser, og holder begge hjulene i samme hastighet.
Situasjonen endres når man snur. Det ytre hjulet må snurre raskere, mens det indre hjulet må snurre saktere. På dette tidspunktet begynner planetgirene å rotere på sine egne akser i tillegg til å rotere, og effektivt "imøtekomme" denne hastighetsforskjellen. Denne hastighetsjusteringen skjer automatisk, og krever ingen innspill fra sjåføren.
Husk denne formelen: Venstre hjulhastighet + Høyre hjulhastighet=2 × Differensialhushastighet. Når du snur, samsvarer mengden som den ene siden øker hastigheten med nøyaktig med mengden den andre siden bremser; totalsummen forblir konstant.
03. Åpne differensialer: Flott for å svinge, men en hindring når du sklir
På dette tidspunktet kan mange naturlig nok konkludere med at siden differensialen lar venstre og høyre hjul spinne i forskjellige hastigheter, må den være effektiv under alle kjøreforhold.
Det er nettopp der problemet ligger. Mens åpne differensialer fungerer jevnt under standardsvinger, kan de avsløre betydelige mangler på flater med lite-trekk-som våte, isete eller gjørmete veier.
Diagram over komplett bilchassisstruktur – Pacific Auto Encyclopedia
Det grunnleggende prinsippet for en åpen differensial er at kraften flyter mot den siden som er lettest å kjøre. Med andre ord får siden med minst motstand høyest rotasjonshastighet.
Dette fungerer fint på vanlige veier, men situasjonen endrer seg dersom det ene hjulet treffer is eller mister kontakten med bakken (henger i luften). Det glidende hjulet møter lite motstand, så all kraften flyter til den siden; hjulet som spinner i luften raser raskt, mens hjulet med faktisk trekkraft ikke får kraft.
Det er som å stå med den ene foten på tørt underlag og den andre på isen: foten på isen slår vilt, men kroppen din kan ikke generere noen effektiv innflytelse eller fremdrift.
Derfor er ideen om at "å ha en differensial betyr at du ikke trenger å bekymre deg for å skli" feil. Åpne differensialer utmerker seg ved å håndtere hastighetsforskjeller i svinger, men de sliter med å håndtere krafttapet som oppstår når et enkelt hjul mister trekkraften. 04. Begrenset-slippdifferensial (LSD): Tackling hjulspinn
Den begrensede-slipdifferensialen-ofte kjent som LSD- er definert av ordene "limited slip".
Det eliminerer ikke forskjellen i rotasjonshastighet mellom venstre og høyre hjul; i stedet, når et hjul er tilbøyelig til å spinne fritt, begrenser det denne uproduktive glidningen, og sikrer dermed bedre veigrep.
Ta den vanlige Clutch--pakken LSD som et eksempel: den har et sett med friksjonsplater mellom sidegirene og differensialhuset. Under normal svingkjøring fungerer den akkurat som en åpen differensial, noe som gir mulighet for en hastighetsforskjell mellom hjulene. Men når ett hjul begynner å skli, kobles clutchmekanismen på siden med trekkraft inn (komprimeres), slik at kraften kan overføres dit i stedet for å bli helt bortkastet på det spinnende hjulet.
Bare husk dette: en standard differensial håndterer svinger, mens en begrenset-gliddifferensial reduserer hjulspinn.
Neste gang du ser på et kjøretøys spesifikasjonsark, ikke forveksle en standard "differensial" med en "begrenset-slipdifferensial"-tenk på førstnevnte som lar venstre og høyre føtter gå i rytme med en kurve, mens sistnevnte fungerer som en stabilisator som hindrer deg i å kaste bort all energien din når bakken din er glatt.
To valg: En kort analyse av Buick Envision AWD-systemet
05. Hva med en differensiallås? Det gjør det stikk motsatte
Det er et annet konsept som ofte skaper forvirring: differensialsperren.
Funksjonen til en differensialsperre er den stikk motsatte av en standard differensial: den låser differensialmekanismen, og forhindrer enhver forskjell i rotasjonshastighet mellom hjulene.
Når brukes den? For gjenoppretting i terreng-. Hvis et hjul er helt fra bakken eller spinner hjelpeløst, tvinger differensialsperren begge hjulene til å rotere med samme hastighet, og dirigerer kraften til den siden som har trekkraft.
For å oppsummere enkelt: En standarddifferensial gir mulighet for hastighetsforskjeller (for svinger), en begrenset-gliddifferensial begrenser for store hastighetsforskjeller (for håndtering av hjulspinn), og en differensialsperre eliminerer hastighetsforskjeller fullstendig (for å løsne seg).
Hvis du bare bruker kjøretøyet til daglig pendling på asfalterte veier, er det viktig å forstå hvordan en differensial fungerer, hovedsakelig slik at du ikke blir skremt av ideen om at "hastighetsforskjeller indikerer en funksjonsfeil"-i virkeligheten, er det helt normalt at venstre og høyre hjul roterer med forskjellige hastigheter når du svinger. Hvis du ofte møter glatte eller gjørmete veier, er det vel verdt å avklare forskjellen mellom en åpen differensial og et begrenset-slipsystem. Neste gang du besøker en forhandler, vær nøye med om selgeren sier at kjøretøyet har en "differensial" eller en "begrenset-slipdifferensial"-det første forteller deg veldig lite, mens sistnevnte snakker om kjøretøyets faktiske ytelse på glatte overflater.
