Diferencial do veículo. Variedades e características de funcionamento

Um diferencial é um mecanismo que transmite torque de uma fonte para dois consumidores. Sua principal característica é a capacidade de redistribuir energia e fornecer diferentes velocidades angulares de rotação dos consumidores. No caso de um veículo rodoviário, isso significa que as rodas podem receber diferentes potências e girar em diferentes velocidades através do diferencial.

O diferencial é um elemento importante da transmissão de um automóvel. Vamos tentar descobrir o porquê.

Por que você não pode prescindir de um diferencial

A rigor, você pode prescindir de um diferencial. Mas apenas enquanto o carro estiver se movendo em uma pista impecável, sem virar em lugar nenhum, e seus pneus forem os mesmos e calibrados uniformemente. Em outras palavras, desde que todas as rodas percorram a mesma distância e girem na mesma velocidade.

Mas quando o carro entra em uma curva, as rodas precisam percorrer uma distância diferente. Obviamente, a curva externa é mais longa que a curva interna, então as rodas nela têm que girar mais rápido do que as rodas na curva interna. Quando o eixo não está à frente e as rodas não dependem uma da outra, não há problema.

Outra coisa é a ponte principal. Para controle normal, a rotação é transmitida para ambas as rodas. Com sua conexão rígida, eles teriam a mesma velocidade angular e tenderiam a percorrer a mesma distância em uma curva. Virar seria difícil e resultaria em derrapagem, aumento do desgaste dos pneus e tensão excessiva na roda . Parte da potência do motor iria escorregar, o que significa que o combustível seria desperdiçado. Algo semelhante, embora não tão óbvio, ocorre em outras situações - ao dirigir em estradas irregulares, cargas de roda irregulares, pressões de pneus desiguais, graus variados de desgaste dos pneus.

É aqui que vem para o resgate. Ele transmite a rotação para ambos os semi-eixos, mas a relação das velocidades angulares de rotação das rodas pode ser arbitrária e mudar rapidamente dependendo da situação específica sem intervenção do motorista.

Tipos de diferenciais

Os diferenciais são simétricos e assimétricos. Dispositivos simétricos transmitem o mesmo torque para ambos os eixos acionados, ao usar dispositivos assimétricos, os torques transmitidos são diferentes.

Funcionalmente, os diferenciais podem ser usados ​​como diferenciais entre rodas e entre eixos. Interwheel transmite torque para as rodas de um eixo. Em um carro com tração dianteira, ele está localizado na caixa de câmbio, em um carro com tração traseira, na carcaça do eixo traseiro.

Em um carro com tração nas quatro rodas, os mecanismos estão localizados nos cárteres de ambos os eixos. Se a tração integral for permanente, um diferencial central também é montado na caixa de transferência. Ele transmite a rotação da caixa de engrenagens para ambos os eixos de tração.

O diferencial do eixo é sempre simétrico, mas o diferencial do eixo geralmente é assimétrico, a porcentagem típica de torque entre os eixos dianteiro e traseiro é de 40/60, embora possa ser diferente. 

A possibilidade e método de bloqueio determina outra classificação de diferenciais:

• grátis (sem bloqueio);

• com trava manual;

• com bloqueio automático.

O bloqueio pode ser total ou parcial.

Como funciona o diferencial e por que bloqueá-lo

Na verdade, o diferencial é um mecanismo do tipo planetário. No diferencial de eixo transversal simétrico mais simples, existem quatro engrenagens cônicas - duas semi-axiais (1) mais duas satélites (4). O circuito funciona com um satélite, mas o segundo é adicionado para tornar o dispositivo mais poderoso. Em caminhões e SUVs, dois pares de satélites são instalados.

O copo (corpo) (5) atua como portador de satélites. Uma grande engrenagem acionada (2) é rigidamente fixada nela. Ele recebe o torque da caixa de câmbio através da engrenagem final (3).

Em uma estrada reta, as rodas e, portanto, suas rodas giram na mesma velocidade angular. Os satélites giram em torno dos eixos das rodas, mas não giram em torno dos seus próprios eixos. Assim, eles giram as engrenagens laterais, conferindo-lhes a mesma velocidade angular.

Em uma curva, uma roda no arco interno (menor) tem mais resistência ao rolamento e, portanto, reduz a velocidade. Como a engrenagem lateral correspondente também começa a girar mais lentamente, ela faz com que os satélites girem. Sua rotação em torno de seu próprio eixo leva a um aumento nas revoluções da engrenagem no eixo da roda externa.  

Uma situação semelhante pode surgir nos casos em que os pneus não têm aderência suficiente à estrada. Por exemplo, a roda bate no gelo e começa a escorregar. Um diferencial livre comum transferirá a rotação para onde houver menos resistência. Como resultado, a roda escorregadia girará ainda mais rápido, enquanto a roda oposta praticamente parará. Como resultado, o carro não poderá continuar se movendo. Além disso, o quadro não mudará fundamentalmente no caso da tração nas quatro rodas, pois o diferencial central também transferirá toda a potência para onde encontra menos resistência, ou seja, para o eixo com roda deslizante. Como resultado, mesmo um carro com tração nas quatro rodas pode ficar preso se apenas uma roda patinar.

Esse fenômeno prejudica seriamente a permeabilidade de qualquer carro e é totalmente inaceitável para veículos off-road. Você pode corrigir a situação bloqueando o diferencial.

tipos de fechaduras

Bloqueio forçado total

Você pode obter bloqueio manual completo bloqueando os satélites para privá-los da capacidade de girar em torno de seu próprio eixo. Outra maneira é inserir a capa do diferencial em engate rígido com o semi-eixo. Ambas as rodas irão girar na mesma velocidade angular.

Para ativar este modo, basta pressionar um botão no painel. A unidade de acionamento pode ser mecânica, hidráulica, pneumática ou elétrica. Este esquema é adequado para diferenciais entre rodas e centrais. Você pode ligá-lo quando o carro estiver parado e deve usá-lo apenas em baixa velocidade ao dirigir em terrenos acidentados. Tendo saído em uma estrada normal, a trava deve ser desativada, caso contrário, o manuseio piorará visivelmente. O abuso deste modo pode causar danos ao semi-eixo ou peças relacionadas.

De maior interesse são os diferenciais autotravantes. Eles não requerem intervenção do motorista e funcionam automaticamente quando necessário. Como o bloqueio nesses dispositivos é incompleto, a probabilidade de danos aos semieixos é baixa.

Bloqueio de disco (fricção)

Esta é a versão mais simples de um diferencial autoblocante. O mecanismo é complementado com um conjunto de discos de fricção. Eles se encaixam firmemente entre si e através de um são fixados rigidamente em um dos semi-eixos e no copo.

Toda a estrutura gira como um todo até que a velocidade de rotação das rodas se torne diferente. Então surge o atrito entre os discos, o que limita o crescimento da diferença de velocidade.

Acoplamento viscoso

Um acoplamento viscoso (acoplamento viscoso) tem um princípio de operação semelhante. Somente aqui os discos com perfurações aplicadas a eles são colocados em uma caixa lacrada, cujo espaço livre é preenchido com líquido de silicone. Sua característica distintiva é a mudança na viscosidade durante a mistura. Como os discos giram em velocidades diferentes, o líquido é agitado, e quanto mais intensa a agitação, mais viscoso o líquido se torna, chegando quase ao estado sólido. Quando a velocidade de rotação se estabiliza, a viscosidade do fluido cai rapidamente e o diferencial é desbloqueado.  

O acoplamento viscoso tem dimensões bastante grandes, por isso é usado com mais frequência como adição ao diferencial central e, às vezes, em vez dele, neste caso atuando como um pseudo-diferencial.

O acoplamento viscoso tem uma série de desvantagens que limitam significativamente seu uso. São inércia, aquecimento significativo e baixa compatibilidade com o ABS.

Thorsen

O nome vem de Torque Sensing, ou seja, “perceber o torque”. É considerado um dos diferenciais autotravantes mais eficazes. O mecanismo usa uma engrenagem helicoidal. O design também possui elementos de fricção que transmitem torque adicionalmente em caso de derrapagem.

Existem três tipos desse mecanismo. Sob tração normal em estrada, as variedades T-1 e T-2 funcionam como diferenciais do tipo simétrico.

Quando uma das rodas perde tração, o T-1 é capaz de redistribuir o torque na proporção de 2,5 para 1 para 6 para 1 e ainda mais. Ou seja, a roda com melhor aderência receberá mais torque que a roda escorregadia, na proporção especificada. Na variedade T-2, esse número é menor - de 1,2 para 1 para 3 para 1, mas há menos folga, vibração e ruído.

Torsen T-3 foi originalmente desenvolvido como um diferencial assimétrico com uma taxa de bloqueio de 20 ... 30%.

QUAIFE

O diferencial Quife leva o nome do engenheiro inglês que desenvolveu esse aparelho. Por design, pertence ao tipo worm, como Thorsen. Difere dele no número de satélites e sua colocação. Quaife é bastante popular entre os entusiastas de tuning de carros.