Diferencial automotivo: dispositivo, mau funcionamento e método de seleção

Na documentação técnica de SUVs completos, alguns crossovers e carros de cidade com tração nas quatro rodas, existe a frase "bloqueio do diferencial". Vamos descobrir o que é, qual é a sua finalidade no carro, como funciona e também como escolher um novo para substituir o que falhou.

O que é diferencial da máquina

O diferencial de um carro é um elemento de transmissão. Proporciona rotação independente das rodas motrizes, mas ao mesmo tempo transmite o mesmo torque a cada uma delas.

Este elemento é especialmente importante para a estabilidade do carro em curvas. Sabemos pela física que, ao girar, uma roda do lado de dentro de um semicírculo percorre um caminho mais curto do que uma roda do lado de fora de um círculo. No caso de rodas motrizes, isso não é sentido.

Quanto às rodas motrizes, se não houvesse diferencial na transmissão, qualquer carro perderia significativamente a estabilidade nas curvas. O problema é que as rodas externas e internas devem girar em velocidades diferentes nas curvas para manter a aderência. Caso contrário, uma das rodas escorregaria ou escorregaria.

O diferencial é instalado no eixo motor. No caso de veículos com tração nas quatro rodas (classe SUV ou 4x4), esse mecanismo está disponível em todos os eixos.

Em alguns carros, o diferencial é soldado especificamente para manter o carro à deriva. Um exemplo disso são os carros de rally com tração nas duas rodas e diferencial soldado. Porém, para uma condução regular na cidade, é melhor usar um diferencial de fábrica, ou, como também é chamado, um diferencial aberto.

História diferencial e propósito

O desenho do diferencial surgiu quase simultaneamente com o início da produção dos veículos equipados com motor de combustão interna. A diferença foi de apenas alguns anos.

Os primeiros carros eram tão instáveis ​​nas curvas que os engenheiros tiveram que se perguntar como transferir o mesmo empuxo para as rodas motrizes, mas ao mesmo tempo fazê-los girar em velocidades diferentes nas curvas.

Embora não se possa dizer que o mecanismo em si foi desenvolvido após o surgimento dos carros com motores de combustão interna. O fato é que para resolver o manuseio dos primeiros carros, foi emprestado um desenvolvimento, que antes era usado em vagões a vapor.

O mecanismo em si foi desenvolvido por um engenheiro da França - Onesifor Pekker em 1825. Ferdinand Porsche continuou o trabalho na roda deslizante do carro. Em colaboração entre sua empresa e a ZF AG (Friedrichshafen), um diferencial de came foi desenvolvido (1935).

O uso massivo de diferenciais de LSD começou em 1956. A tecnologia foi utilizada por todas as montadoras, pois abriu novas possibilidades para veículos de quatro rodas.

Dispositivo diferencial

O diferencial era baseado em uma caixa de engrenagens planetária. Uma caixa de engrenagens simples consiste em duas engrenagens que possuem diferentes números de dentes do mesmo tamanho (para malha constante).

Quando a engrenagem maior gira, a menor faz mais revoluções em torno de seu eixo. A modificação planetária fornece não apenas a transmissão de torque para o eixo motor, mas também o converte para que as velocidades dos eixos motor e motor sejam diferentes. Além da transmissão de engrenagem usual em caixas de engrenagem planetárias, vários elementos adicionais são usados ​​que interagem com três elementos principais.

O diferencial usa todo o potencial das caixas de engrenagens planetárias. Pelo fato de tal mecanismo possuir dois graus de liberdade e permitir a alteração da relação de marcha, tais mecanismos têm se mostrado eficazes para garantir a estabilidade das rodas motrizes girando em diferentes velocidades.

O dispositivo diferencial inclui:

• Alojamento ou copo diferencial. Toda a engrenagem planetária e engrenagens são fixadas nele;
• Engrenagens semiaxiais (o tipo solar é o mais usado). Receber torque dos satélites e transmitir para as rodas motrizes;
• Engrenagens acionadas e motrizes da transferência principal;
• Satélites. Eles funcionam como engrenagens planetárias. Se o carro for um automóvel de passageiros, haverá duas dessas peças em um mecanismo. Em SUVs e caminhões, a engrenagem planetária possui 4 satélites.

Diagrama de operação diferencial

Existem dois tipos de tais mecanismos - diferencial simétrico e assimétrico. A primeira modificação é capaz de transmitir o torque ao semieixo de maneira igual. Sua operação não é afetada pelas velocidades angulares das rodas motrizes.

A segunda modificação fornece ajuste do torque entre as rodas do eixo motor se elas começarem a girar em velocidades diferentes. Freqüentemente, esse diferencial é instalado entre os eixos de um veículo com tração nas quatro rodas.

Mais detalhes sobre os modos de operação do diferencial. O mecanismo funciona de maneira diferente em tais situações:

• O carro vai direto;
• O carro está fazendo uma manobra;
• As rodas motrizes começam a escorregar.

É assim que funciona o diferencial:

Como funciona o diferencial autostuk.ru?

Com movimento direto

Quando o carro está indo em linha reta, os satélites são simplesmente a ligação entre as engrenagens do eixo. As rodas do carro giram na mesma velocidade, então o copo gira como um único tubo que conecta os dois semi-eixos.

O torque é distribuído uniformemente entre as duas rodas. As revoluções da roda correspondem às revoluções da engrenagem do pinhão.

Ao virar

Quando a máquina manobra, a roda no raio de giro externo faz mais revoluções do que a roda no raio de giro interno. A roda interna encontra muita resistência à medida que o torque da roda externa aumenta e a estrada a impede de girar na velocidade apropriada.

Neste caso, os satélites entram em jogo. A roda dentada do semi-eixo interno desacelera, por isso a engrenagem planetária no copo começa a girar na direção oposta. Este mecanismo permite manter a estabilidade do carro mesmo em curvas fechadas e fechadas. Também evita o desgaste excessivo dos pneus na roda em desaceleração.

Ao escorregar

A terceira situação em que o diferencial é útil é a patinagem das rodas. Isso acontece, por exemplo, quando um carro entra na lama ou se move no gelo. Neste modo, o diferencial funciona em um princípio completamente diferente do que nas curvas.

O fato é que, ao escorregar, a roda suspensa passa a girar livremente, o que leva a uma perda de torque na roda que tem aderência suficiente à superfície da estrada. Se o diferencial funcionasse nas curvas, entrando na lama ou no gelo, o carro parava totalmente, pois a tração seria totalmente perdida.

Para eliminar esse problema, um diferencial de deslizamento limitado foi desenvolvido pelos engenheiros. Falaremos sobre seu trabalho um pouco mais tarde. Primeiramente, vale a pena considerar as modificações existentes nos diferenciais e suas diferenças.

Tipos Diferenciais

Se o carro tiver um eixo de tração, será equipado com um diferencial de eixo transversal. Um veículo com tração nas quatro rodas usa um diferencial central. Em carros com tração dianteira, esse mecanismo também é chamado de diferencial dianteiro e os modelos em carros com tração traseira são chamados de diferencial traseiro.

Esses mecanismos são divididos em três categorias de acordo com o tipo de engrenagem:

• Diferencial de bisel;
• Diferencial de engrenagem sem-fim;
• Diferencial cilíndrico.

Eles diferem entre si pela forma das engrenagens principal e axial. Modificações cônicas são instaladas em veículos com tração dianteira e traseira. Os cilíndricos são usados ​​em modelos de tração integral, e as engrenagens sem-fim são adequadas para todos os tipos de transmissões.

Dependendo do modelo do carro e das condições da estrada em que o veículo é operado, os seguintes tipos de diferenciais serão úteis:

1. Bloqueio mecânico;
2. Diferencial de travamento automático;
3. Intertravamento elétrico.

Diferenciais bloqueados mecanicamente

Nesta modificação, os satélites são bloqueados pelo próprio motorista usando interruptores especiais nas rodas. Quando a máquina está em linha reta ou em curvas, o diferencial funcionará normalmente.

Assim que um carro atinge uma estrada com superfície instável, por exemplo, entra em uma floresta com lama ou uma estrada com neve, o motorista move as alavancas para a posição desejada, de modo que os satélites sejam bloqueados.

Nesse modo, a engrenagem planetária não funciona, e o carro, a princípio, fica sem diferencial. Todas as rodas motrizes giram na mesma velocidade, o que evita escorregões, e a tração é mantida em todas as rodas.

Esses mecanismos têm um dispositivo mais simples e são instalados em alguns SUVs econômicos, como em veículos UAZ domésticos. Como os pneus não se desgastam excessivamente ao dirigir lentamente na lama, este projeto não agride os pneus do carro.

Diferencial de deslizamento limitado

Existem vários tipos de mecanismos nesta categoria. Exemplos de tais dispositivos são:

• LSD. Nessas caixas de engrenagens, com rotação excessivamente alta de um dos semi-eixos, os satélites são travados automaticamente. Isso evita que a roda estável perca tração;
• Embreagem viscosa. Esses diferenciais usam uma substância viscosa à base de silicone. Em um estado frio, ele permanece no estado líquido. Assim que começa a aquecer e se misturar, as propriedades da substância mudam, e ela adquire uma estrutura pegajosa, o que aumenta sua viscosidade. Essa característica aumenta com o aumento da diferença na rotação dos semi-eixos. Os acoplamentos viscosos têm várias desvantagens significativas. Primeiro, eles não são reparados. Quando a substância perde suas propriedades, todo o bloco precisa ser substituído. Em segundo lugar, o bloqueio ocorre quando há uma forte patinagem das rodas, de modo que o carro nem sempre consegue lidar com as condições off-road de maneira eficaz. Apesar dessas deficiências, o mecanismo difere no preço orçamentário. A maioria dos crossovers de baixo custo está equipada com esses diferenciais.
• Torsen. O torso usa uma fechadura de minhoca. Quando o coeficiente de torque em um semieixo aumenta ou diminui em relação ao outro semieixo, o bloqueio é ativado. Esta tecnologia é utilizada, por exemplo, em veículos Audi. O dispositivo também pode ser classificado como mecanismo mecanicamente intertravado. É considerado o mais confiável de todos os tipos de diferenciais e se destaca pela simplicidade. Por isso são caros.

Intertravamento elétrico

Tais diferenciais estão associados à eletrônica do veículo. Eles são considerados os mais caros porque têm uma estrutura complexa e uma unidade de bloqueio. Esse mecanismo está associado à ECU do veículo, que recebe dados de sistemas que monitoram a rotação das rodas, como o ABS. Em alguns veículos, o travamento automático pode ser desativado. Para isso, existe um botão especial no painel de controle.

A vantagem das opções eletrônicas é que elas permitem definir vários graus de bloqueio. Outra vantagem de tais mecanismos é que eles ajudam perfeitamente a lidar com a sobreviragem. Nesses modelos, o torque é aplicado à engrenagem do eixo, que gira em uma velocidade menor.

Mais sobre bloqueio do diferencial

Qualquer diferencial de eixo cruzado tem uma desvantagem significativa - o torque é fornecido automaticamente à roda, que gira com mais força. Por causa disso, a segunda roda, que tem tração suficiente, perde tração. Por este motivo, tal caixa de câmbio não dará a oportunidade de sair independentemente da lama ou do monte de neve.

Conforme mencionado anteriormente, o problema é resolvido bloqueando os satélites. Existem dois modos de bloqueio:

• O bloqueio total é realizado devido ao fato de que todos os elementos da caixa de câmbio estão rigidamente acoplados. Isso garante que a roda com a melhor aderência receba torque suficiente;
• O bloqueio parcial é possível alterando o fator de bloqueio. Quando o carro está em linha reta, esse coeficiente é 1. Assim que os satélites são travados no diferencial simétrico, esse coeficiente muda de 3 para 5. Nesse caso, a roda que gira continua girando, mas recebe menos torque.

Aqui está um vídeo sobre por que o diferencial está bloqueado:

Por que bloquear o diferencial em SUVs e o que é

Mau funcionamento diferencial

Dado que o projeto de qualquer diferencial usa a interação de engrenagens e eixos, tal mecanismo é suscetível a desgaste rápido e quebra. Os elementos da engrenagem planetária estão sob forte carga, portanto, sem a devida manutenção, irão falhar rapidamente.

Embora as engrenagens sejam feitas de materiais duráveis, vale a pena prestar atenção ao mecanismo para ver se há aumento de ruído, batidas e vibrações durante a condução, que não existiam antes. Também um momento alarmante é o vazamento de lubrificante. Pior de tudo, se o mecanismo estiver travado. No entanto, com manutenção adequada, isso raramente acontece.

Você precisa entrar em contato com a assistência técnica do carro assim que um vazamento de óleo aparecer na caixa de câmbio. Você mesmo pode verificar o nó. Além de uma inspeção visual após uma viagem, você pode verificar a temperatura do óleo na caixa de engrenagens. Durante a operação normal do mecanismo, esse valor será de cerca de 60 graus. Se o diferencial esquentar muito mais, procure a orientação de um especialista.

O nível e a qualidade do lubrificante devem ser verificados como parte da manutenção de rotina. Cada fabricante de óleo de transmissão estabelece seus próprios regulamentos para sua substituição. Não ignore esta recomendação, pois o óleo pode conter pequenas partículas abrasivas que danificam os dentes da engrenagem, além de destruir a película de óleo que impede o atrito das peças metálicas.

Se, como resultado de uma inspeção visual, um vazamento do diferencial central for notado ou um problema semelhante for observado com análogos de um carro de tração dianteira, o retentor deve ser substituído. Uma diminuição do nível de lubrificante leva ao aumento do atrito das peças, o que reduz significativamente a vida útil do dispositivo. Operar a caixa de engrenagens a seco torna os satélites, rolamentos e engrenagens do eixo inutilizáveis.

O autodiagnóstico do diferencial é realizado da seguinte maneira. Primeiro, levante o eixo motor do carro. A transmissão é colocada em neutro. Uma roda gira primeiro em uma direção e depois na outra. O mesmo procedimento é feito com a segunda roda.

Com um diferencial funcional, as rodas girarão sem folga e ruído. Além disso, algumas falhas podem ser eliminadas por você mesmo. Para isso, a caixa de câmbio é retirada, desmontada e todos os seus elementos são lavados em gasolina (para identificação de pontos defeituosos). Durante este procedimento, você pode encontrar a folga dos satélites e o desenvolvimento nas engrenagens.

Os elementos desgastados são removidos e novas peças são instaladas. Basicamente, satélites, rolamentos e retentores estão sujeitos a substituição, pois falham mais rapidamente. Os satélites são ajustados selecionando engrenagens com uma folga mínima entre os dentes.

Aqui está outro vídeo sobre como ajustar a pré-carga do rolamento diferencial:

Ajuste de tensão do rolamento diferencial

Encontrando um novo diferencial

Apesar de ser fácil encontrar um diferencial entre rodas ou centros no mercado de autopeças, seu custo é bastante alto (uma peça nova pode custar de centenas a milhares de dólares). Por esse motivo, a maioria dos motoristas raramente concorda com uma substituição completa do mecanismo.

Um novo mecanismo ou seus elementos individuais podem ser encontrados da mesma forma que as peças automotivas normais. A maneira mais fácil é ir a uma loja e pedir uma peça específica para um determinado veículo. No entanto, isso se aplica se o veículo não tiver sido atualizado. Caso contrário, a peça é selecionada de acordo com o código de montagem ou de acordo com o modelo do carro do qual a peça sobressalente foi removida.

É melhor procurar uma peça pelos dados do carro, e não pelo código do produto, pois esses símbolos só podem ser encontrados após a desmontagem do mecanismo. Este nó tem muitas modificações. Mesmo para uma mesma marca de carro, diferentes diferenciais podem ser usados.

Dado este momento, é extremamente difícil encontrar o análogo perfeito de outro carro. Já a compra de um diferencial no mercado secundário fica por conta e risco do próprio dono do carro, já que ninguém desmonta e verifica o estado da peça. Isso aumenta o risco de comprar um mecanismo muito desgastado.

Resumindo, vale dizer que sem diferencial é impossível criar um carro seguro e eficiente, embora torcedores de moedas que se retorcem no asfalto seco vão argumentar contra isso.

Perguntas e Respostas:

O que é um diferencial em um carro em termos simples? É um elemento mecânico instalado entre os semi-eixos da roda motriz. O torque é transmitido para a carcaça do diferencial através do cardan e, em seguida, é alimentado para as rodas por meio de engrenagens independentes.

Qual é o diferencial em um carro? Esse mecanismo fornece a transmissão de torque às rodas motrizes, mas ao realizar manobras ou ao dirigir sobre lombadas, permite que as rodas girem em velocidades diferentes.

Onde está o diferencial do carro? Este mecanismo é instalado no eixo motor entre os semi-eixos. Nos modelos XNUMXWD e plug-in XNUMXWD, ele é instalado em cada eixo.

Qual carro tem um diferencial central? Todos os carros têm um diferencial de eixo cruzado (fica entre os semi-eixos). O diferencial central é usado apenas em modelos de carros com tração integral (é instalado entre os eixos).