Diferansiyel, epey uzun zamandır otomobillerin vazgeçilmez bir parçasıdır. Peki tam olarak diferansiyel nedir ve nasıl çalışır?
Modern otomobillerdeki çoğu şey gibi, diferansiyel olarak bilinen basit vites parçası, her biri kendi avantajları ve dezavantajları olan bir dizi tipe yol açan sürekli iyileştirme ve deneyler gördü .
Diferansiyel kavramı – olan, tekerlekler birbirlerinden bağımsız olarak döndürmek için, aynı aks üzerine monte izin vermek için 1 – sırasında Çin’de kaydedilen kullanımı bilinen ilk örneği ile, eski tasarım
Bu, otomobilin icadından çok önce olmasına rağmen, arabalar, vagonlar ve arabalar, viraj alırken tek tekerleğin kayması veya sürüklenmesi, aşınmanın artması ve yolların zarar görmesi gibi aynı problemden muzdaripti.
Bir aracı sadece atla sürüklemek yerine itmek için ön veya arka tekerleklere güç veren motorların ortaya çıkışı, üstesinden gelinmesi gereken yeni bir problem ekledi – her iki tekerleğe güç sağlarken bağımsız dönüşe nasıl izin verilir.
İlk otomobiller denemekten rahatsız olmadı, bağımsız bir aksta sadece bir tekerleği çalıştırdılar. Ancak bu, güçlerinin yetersiz olduğu ve sert, düz zemin dışında herhangi bir şeyde sık sık çekiş sorunları yaşadıkları anlamına geldiği için ideal olmaktan uzaktı.
Sonunda bu, daha karmaşık sürüş koşullarının üstesinden gelmek için diğer daha karmaşık türler geliştirilmeden önce Açık Diferansiyelin geliştirilmesine yol açtı.
AÇIK DİFERANSİYEL:
En basit haliyle bir diferansiyel, bir karenin üç kenarını oluşturan üçüncü bir dişli ile birbirine bağlanan, her iki ucunda bir dişli bulunan bir aksın iki yarısından oluşur. Bu, genellikle kareyi tamamlayan ilave güç için dördüncü bir vites ile tamamlanır.
Bu temel birim daha sonra, temel çekirdek dişlileri tutan diferansiyel kasaya eklenen bir çember dişli ile daha da güçlendirilir – ve bu çember dişli, bir pinyon aracılığıyla tahrik şaftına bağlanarak tekerleklerin çalıştırılmasına izin verir.
Bu dişli düzeni, açık tip diferansiyeli oluşturur ve daha karmaşık sistemlerin türetildiği en yaygın otomotiv diferansiyel türüdür .
Bu tipin yararı çoğunlukla, daha önce açıklandığı gibi herhangi bir diferansiyelin temel işlevi ile sınırlıdır ve esas olarak dönüşün dışındaki tekerleğin iç tekerleğe göre daha hızlı hareket etmesine izin vererek aksın daha etkili bir şekilde viraj almasını sağlamaya odaklanır. daha fazla alanı kaplar. Ayrıca, temel tasarımının üretilmesi nispeten ucuz olmasından da yararlanır.
Bu tipin dezavantajı, tork her iki tekerlek arasında eşit olarak bölündüğünden, tekerleklerden iletilebilecek güç miktarının en düşük tutuşa sahip tekerlek tarafından sınırlandırılmasıdır.
Her iki tekerleğin birlikte çekiş sınırına ulaşıldığında, en düşük çekiş miktarına sahip tekerlek patinaj yapmaya başlayacak ve zaten dönen tekerlekten daha az direnç olduğu için bu sınırı daha da azaltacaktır.
KİLİTLİ DİFERANSİYEL:
Kilitli veya kilitli diferansiyel, bazı araçlarda, özellikle yoldan çıkanlarda bulunan bir değişkendir. Esasen, bağımsız bir aks yerine sabit bir aks oluşturmak için yerinde kilitlenebilme özelliğine sahip açık bir diferansiyeldir. Bu, araçtaki teknolojiye bağlı olarak manuel veya elektronik olarak gerçekleşebilir.
Kilitli bir diferansiyelin avantajı, açık bir diferansiyele göre önemli ölçüde daha fazla çekiş gücü kazanabilmesidir . Tork eşit olarak 50/50 bölünmediğinden, daha iyi çekişe sahip tekerleğe daha fazla tork aktarabilir ve herhangi bir anda diğer tekerleğin daha düşük çekişiyle sınırlı değildir.
Hızla seyahat etme olasılığınız düşük olduğundan ve genellikle düz olmayan zeminde seyahat ettiğiniz için, sabit bir dingil üzerinde lastik sürtünmesi ve köşelerde aşınma sorunu daha az sorun teşkil eder.
Kilitli farkların bir dezavantajı, bağlama olarak adlandırılır; bu, aktarma organı içinde aşırı dönme enerjisi (tork) oluştuğunda ve serbest bırakılması gerektiğinde meydana gelir – tipik olarak, konumu sıfırlamak için tekerleklerin yerden ayrılmasıyla elde edilir. Veya artık ihtiyaç kalmadığında kilitleri serbest bırakarak.
Her iki ucunda tutulan uzun bir karton tüp hayal edin ve ardından tüpü, tüpün artık güce dayanamayacağı noktaya zıt yönlerde büktüğünü ve katlanıp yırtıldığını hayal edin – bu bağlayıcı. Bunun nedeni, tekerleklerin farklı hızlarda hareket etmesi ve bu da aksları bükmesi ve dişlilere daha fazla baskı uygulamasıdır – ancak tekerlekler üzerindeki yük ve artan çekiş gücü, basıncı serbest bırakmak için lastiklerin kaymasını önlemek için yeterlidir.
KAYNAKLI / MAKARA DİFERANSİYEL:
Kaynaklı diferansiyeller temelde kilitli bir diferansiyel ile aynıdır, yalnızca açık bir diferansiyelden sabit bir aksa kalıcı olarak kaynaklanmıştır (aynı zamanda bir makara farkı olarak da bilinir). Bu genellikle yalnızca kilitli diferansiyelin özelliklerinin belirli durumlarda yapılır. Her iki tekerleğin aynı anda dönmesini kolaylaştıran sabit dingil arzu edilir – örneğin, sürüklenmeye yönelik arabalarda.
Kaynaktan gelen ısı bileşen mukavemetini tehlikeye atabileceği ve yıkıcı parça arızası riskini artırabileceği için genellikle tavsiye edilmez – potansiyel olarak kırık diferansiyel dişlilerinin diferansiyel kasasından patlamasına ve diğer yol kullanıcıları ve yayalar için tehlike oluşturmasına neden olabilir.
SINIRLI KAYMALI DİFERANSİYEL:
LSD’nin çalışması, Açık ve Kilitli diferansiyellerin faydalarını daha karmaşık bir sistem aracılığıyla bir araya getirir. Aynı etkiyi elde etmek için farklı direnç biçimleri kullanan iki kategori vardır:
MEKANİK KAVRAMA LSD:
Bu tip LSD, açık diferansiyelde görülen aynı çekirdek dişlisini, dişlilerin yanına yerleştirilmiş iki takım debriyaj plakasına kuvvet uygulayan bir çift basınç halkası ile çevreler. Bu, diferansiyelin etkisini açıktan kilitli konuma değiştiren tekerleklerin bağımsız dönüşüne karşı direnç sağlar ve bu türün açık bir diferansiyelden yararlandığı artırılmış çekiş sağlar.
Bu kesitte, çekirdek dişlileri çevreleyen basınç halkalarını (ayrıca kesilip çıkarılmış) görebilirsiniz, bunlar merkez dişli pimler tarafından dönerken açılı yüzeylere doğru itilerek ayrılırlar. Bu hareket, basınç halkalarını her iki taraftaki debriyaj paketlerine (sarı ve mavi) iter, direnç oluşturur ve aksın davranışını açıktan sabit bir etkiye değiştirir.
Mekanik Kavrama LSD’leri ayrıca, biraz farklı şekillerde davranan ve debriyaj plakaları ve basınç halkaları üzerindeki basınç uygulandığında değişen alt tiplere ayrılmıştır:
- Tek yönlü bir LSD’de , basınç yalnızca hızlanma altında uygulanır. Bu, viraj alırken ve güç kesilirken, farkın bağımsız bir şekilde dönmelerine izin veren açık bir tip gibi davrandığı anlamına gelir – ancak hızlanma altında diferansiyelin zorlamalı dönüşü, daha fazla çekiş elde etmek için onları yerinde kilitleyerek, debriyaj plakalarında sürtünme yaratır.
- Bir iki yönlü LSD değişken yol yüzeylerinde frenleme altında stabilitesini geliştirmek için bir çaba olarak, çok yavaşlama altında kavrama plakaları üzerinde ileri ve uygulanacaktır ve basınç oa adım alır.
- Bir buçuk yol , hızlanma altında daha fazla ve yavaşlama altında daha az miktarda basınç uygulayarak her iki alt tipin en iyisini birleştirmeye çalışır.
Mekanik LSD’lerin dezavantajı, çalışır durumda kalmaları için düzenli bakım gerektirmeleri ve tamamen aşınmaya meyilli olmaları ve bu da pahalı bir parça değişimine yol açmasıdır.
VİSKOZ LSD:
İkinci tip sınırlı kaymalı diferansiyel, bunun yerine açık ve kilitli arasındaki diferansiyel davranışını değiştirmek için gereken direnci oluşturmak için kavramalar yerine kalın bir sıvı kullanırlar. Mekanik bir LSD’den daha az hareketli parçaya sahip oldukları için, VLSD’ler daha basittir ancak aynı zamanda karşılaştırıldığında daha geniş bir avantaj ve dezavantaj yelpazesine sahiptir.
Direnç, diferansiyel kasaya kıyasla tekerleklerin hareket ettiği hız ile uyum içinde oluştuğundan, uygulamada etki mekanik LSD’lere göre daha pürüzsüzdür – çok kademeli bir artış sağlar.
VLSD’ler ayrıca torku daha fazla çekişe sahip tekerleğe daha etkili bir şekilde yönlendirebilir . Sıvı hız altında dirençli davrandığından, eğer bir tekerlek çekişi kaybederse ve diferansiyel içindeki iki tekerlek arasındaki hız farkı, daha yavaş hareket eden tekerleğe daha fazla direnç oluşturarak tahrik milinden ona daha fazla tork yönlendirir.
VLSD’ler uzun süreli kullanımda daha az etkili hale gelir, çünkü sıvı ısınır, daha az viskoz olur ve daha az direnç sağlar. Yeterli bir alan içinde mutlak direnç sağlayamayan bir akışkan nedeniyle mekanik bir LSD kadar tam olarak kilitlenemez.
Hem mekanik hem de viskoz LSD’lerin bir dezavantajı, sistemin, daha hızlı hareket eden dış tekerleği çekiş kaybı olarak yorumlayabileceği için, yüksek hızda viraj alma sırasında her zaman torku etkili bir şekilde kanalize etmemesidir. Daha sonra torku iç tekerleğe yönlendirerek, ihtiyaç duyulduğu anın tam tersi anda fazla / az dümenleme üretir.
TORSEN DİFERANSİYEL:
Torsen ( Tor que – Sen sing) diferansiyel, debriyajlara veya sıvı direncine ihtiyaç duymadan sınırlı bir Kayma Diferansiyel ile aynı etkiyi üretmek için bazı akıllı dişliler kullanır.
Bunu, bir açık diferansiyelin geleneksel dişli kurulumuna bir sonsuz dişli takımı katmanı ekleyerek gerçekleştirir. Her bir aksa etki eden bu sonsuz dişli setleri, tork aktarımını sağlamak için gereken direnci sağlar ve bu daha sonra sonsuz dişlilerin bağlı düz dişliler aracılığıyla birbirleriyle sabit bir şekilde geçmesini sağlayarak elde eder.
Diferansiyelin iki tarafı arasındaki sabit bağlantı, torku anında aktararak, onu değişen yol ve sürüş koşullarına son derece duyarlı hale getirme avantajına sahiptir.
Açık bir diferansiyelin torku her bir tekerlek arasında 50/50 oranında bölmesi gerekirken, Torsen diferansiyel, vites oranlarına bağlı olarak daha büyük bir tork yüzdesini bir tekerleğe yönlendirebilir. Bu , açık diferansiyellerin maruz kaldığı güç sınırlamasını ortadan kaldırır çünkü mevcut tork miktarı, her iki tekerlekteki çekiş miktarı ile sınırlı değildir.
Ayrıca dişli, bir buçuk yol sınırlı kaymalı diferansiyelin yaptığı gibi hızlanırken ve yavaşlarken farklı bir direnç oranı verecek şekilde de işlenebilir.
Tüm bunlar, elektronik veya herhangi bir bozulabilir parça kullanılmadan, sürtünme için feda edilmeden mekanik olarak başarılır ve genel olarak Torsen diferansiyel, listelenen tüm önceki diferansiyel türlerin birincil faydalarını birleştiren üstün mekanik sistemdir .
AKTİF DİFERANSİYEL:
Sınırlı bir kayma diferansiyeline çok benzer şekilde, aktif diferansiyel, torku bir taraftan diğerine aktarmak için gereken direnci sağlamak için hala mekanizmalar kullanır – ancak tamamen mekanik kuvvete dayanmak yerine, bu kavramalar elektronik olarak etkinleştirilebilir.
Aktif diferansiyel, değişen sürüş koşullarıyla sistemin karşılaştığı mekanik kuvvetleri yapay olarak değiştirmek için elektronikleri kullanabilir. Bu, onları kontrol edilebilir ve dolayısıyla programlanabilir hale getirir ve araç boyunca bir dizi sensör kullanarak, bir bilgisayar hangi tahrik tekerleklerinin gücü ne zaman yönlendireceğini otomatik olarak algılayabilir.
Bu, özellikle kusurlu yol yüzeylerinde performansı büyük ölçüde artırır ve özellikle arabaları hızla değişen sürüş koşullarına dayanan ve araca sürekli ayarlamalara ayak uydurabilecek bir sisteme ihtiyaç duyan ralli sürücüleri tarafından tercih edilir .
TORK VEKTÖRLEME DİFERANSİYEL:
TVD, bu elektronik olarak geliştirilmiş sistemi, belirli tekerlekleri önemli anlarda daha fazla tork almaya teşvik ederek aracın dönüşler içindeki ve dışındaki açısını veya vektörünü manipüle etmek için kullanarak bu sistemi daha da ileri götürür ve viraj alma performansını iyileştirir.
Tamamen mekanik olarak çalıştırılan bir LSD’nin normalde devreye gireceği şeye ters kavramayı etkinleştirerek, bu efekti, LSD sistemindeki eksikliklerin üstesinden gelerek daha fazla güç keserken aynı zamanda direksiyona yardımcı olmak için kullanabilirsiniz.
Köşeye girerken, çok yollu bir LSD, aksı en azından kısmen kilitlemek ve frenleme sırasında stabilize etmek için her iki tekerleğe direnç gösterir – bu daha sonra tekerlek hızı düştükçe ve araç döndükçe serbest bırakılır ve tekerleklerin aynı hızda dönmesine izin verir. farklı hızlar.
Bununla birlikte, her iki tekerlekteki direnci serbest bırakmak yerine, bir TVD, yalnızca dış tekerlekte debriyajı etkinleştirmeye devam eder – bu tekerleğin yaşadığı direnci arttırır ve sistem kanalını bunun içinden daha fazla tork haline getirir. Dışarıdaki bu güç dengesizliği, aracı virajı daha keskin hale getirmeye ve önden savrulmayı azaltmaya teşvik ediyor.
Bu direnci köşeden uygulamaya devam ederek, araç tepeden geçerken ve hızlanmaya başladığında, normal bir çok yollu LSD’yi geçersiz kılmaya devam edecektir – bu, yine daha hızlı hareket eden dış tekerleği kayma ve hızlanma sırasında torku saptırma olarak yorumlayacaktır. daha fazla kavrayışa sahip olarak algıladığı iç tekerlek.
TVD dış tekerlek debriyajına daha fazla direnç uyguladığından , sistemi kandırarak daha fazla tork aktarmasını sağlar – uygulanabilecek gücü arttırır ve bir virajdan hızlanma sırasında yaşanan önden savrulmayı azaltır.
Bir Tork Vektörel Diferansiyel, en zorlu koşullarda ihtiyaç duyulduğunda tek bir tekerlek aracılığıyla mevcut torkun% 100’ünü yönlendirebilir.
Sistemin dezavantajı, çok karmaşık ve pahalı olması ve tipik olarak yalnızca yüksek hızlı viraj alma potansiyeli nedeniyle yarış / pist uygulamalarında kullanılmasıdır.
Her sistemin kendi avantajları ve dezavantajları vardır ve daha karmaşık sistemler genel olarak daha üstün olmakla birlikte, daha basit sistemleri çok aşan ek bir maliyete sahiptirler.
Otomotivle ilgili her şeyde olduğu gibi, her sistemden ne kadar fayda sağlayacağınız, aracınızla tam olarak ne yapacağınız ve diferansiyelinizin yapabilmesi için neye ihtiyacınız olduğuna bağlıdır. Bir sonraki WRC’de kendinizi beğenmediğiniz ve cezaları karşılayamadığınız sürece, yerel süpermarketi ziyaret ederken bir Tork Vektör Farkına çok fazla ihtiyacınız olmayacak – ancak kırsal bir yerde yaşıyorsanız bir Kilitleme Farkı isteyebilirsiniz. arazi aracı ile daha iyi erişilir.
