Międzyosiowy mechanizm różnicowy: rodzaje, budowa, zasada działania

Międzyosiowy mechanizm różnicowy odnosi się do mechanizmu napędowego, który rozdziela moment obrotowy pomiędzy wałami napędowymi. Ponadto mechanizm umożliwia obracanie się kół z różnymi prędkościami kątowymi. Jest to szczególnie widoczne podczas pokonywania zakrętów. Taka konstrukcja umożliwia również bezpieczną i komfortową jazdę na suchych, twardych nawierzchniach. W niektórych przypadkach, podczas jazdy na śliskim torze lub w terenie, dane urządzenie może pełnić funkcję korek do pojazdu. Uwzględnić budowę i działanie mechanizmu różnicowego między kołami.

Opis

Zadaniem mechanizmu różnicowego jest rozdzielenie momentu obrotowego z wału napędowego na osie kół napędowych z przodu lub z tyłu, w zależności od rodzaju napędu. Dzięki temu mechanizm różnicowy między kołami umożliwia obrót każdego koła bez poślizgu. Jest to bezpośredni cel działania tego mechanizmu.

W transporcie prostoliniowym, gdzie obciążenie kół jest jednolite z identycznymi prędkościami kątowymi, omawiane urządzenie pełni funkcję przekładni. W przypadku zmiennych warunków jazdy (poślizg, skręt, zakręt) zmienia się wartość obciążenia. Osie obracają się z różnymi parametrami prędkości, istnieje potrzeba rozdzielenia momentu obrotowego pomiędzy nimi w określonym stosunku. Na tym etapie międzyosiowy mechanizm różnicowy zaczyna spełniać swoją rolę jako mechanizm różnicowy funkcja główna - gwarancja bezpiecznych manewrów pojazd.

Cechy

Układ omawianych przystawek samochodowych zależy od roboczej osi napędowej:

1. na obudowie przekładni (napęd na przednie koła).
2. Na obudowie tylnej osi napędowej.
3. Pojazdy z napędem na wszystkie koła wyposażone są w międzyosiowe mechanizmy różnicowe na obu osiach lub skrzynie biegów (przenoszą one moment roboczy odpowiednio pomiędzy kołami lub osiami).

Warto zauważyć, że dyferencjał na samochodach pojawił się nie tak dawno temu. We wczesnych modelach pojazdy "samobieżne" miały słabą manewrowość. Obracanie kół z tą samą prędkością kątową spowodowałoby obracanie się jednego z elementów lub utratę przyczepności. Inżynierowie wkrótce opracowali ulepszoną wersję urządzenia, aby zrównoważyć utratę sterowności.

Warunki wstępne dla projektu

Mechanizm różnicowy trakcyjny dla pojazdów został wynaleziony przez francuskiego konstruktora O. Pecker. Mechanizm służący do rozdzielania momentu napędowego składał się z kół zębatych i wałów napędowych. Służyły one do przeniesienia momentu obrotowego z silnika na koła napędowe. Mimo wszystkich swoich zalet, konstrukcja ta nie może całkowicie rozwiązać problemu skrętu kół na zakręcie. Jest to reprezentowane przez utratę przyczepności jednego z elementów na powierzchni drogi. Rozkład momentu obrotowego był szczególnie wyraźny na oblodzonej nawierzchni.

Wpadanie w takie warunki prowadziło do nieprzyjemnych wypadków, które służą jako dodatkowy bodziec do opracowania ulepszonego układu napędowego, który mógłby zapobiec poślizgowi pojazdu. Techniczne rozwiązanie tego problemu opracował F. Haynes. Porsche, który wynalazł krzywkę ograniczającą poślizg kół. Pierwszymi pojazdami, w których zastosowano symulowany mechanizm różnicowy o ograniczonym poślizgu były Volkswageny.

Urządzenie

Jednostka ograniczająca działa na zasadzie przekładni planetarnej. Standardowa konstrukcja mechanizmu zawiera następujące elementy:

• przekładnie półosi;
• stowarzyszonych satelitów;
• korpus roboczy w formie miski;
• przekładnia główna.

Rama jest sztywno połączona z napędzanym kołem zębatym, które przejmuje moment obrotowy z analogicznej przekładni głównej. czasza przekazuje obroty do kół napędowych za pośrednictwem satelitów. Różnicę prędkości kątowej uzyskuje się również dzięki przekładniom nadążnym. W tym przypadku wartość roboczego momentu obrotowego pozostaje stała. Tylny mechanizm różnicowy koncentruje się na przenoszeniu prędkości na koła napędowe. Pojazdy z napędem na wszystkie koła są wyposażone w alternatywne mechanizmy uruchamiania osi.

Odmiany

Powyższe przekładnie różnicowe są klasyfikowane według cech konstrukcyjnych, tj

• wersje stożkowe;
• wersje cylindryczne;
• przekładnie ślimakowe.

Ponadto dyferencjały dzielą się na wersje symetryczne i asymetryczne w zależności od liczby zębów na półosiach kół zębatych. Ze względu na optymalne rozproszenie momentów druga wersja z cylindrycznym mechanizmem różnicowym jest montowana na osiach pojazdów z napędem na wszystkie koła.

pojazdy z przednią lub tylną osią napędową są wyposażone w symetryczne warianty skośne. Przekładnia ślimakowa jest uniwersalna i może być łączona z wszystkimi rodzajami. Przekładnie stożkowe mogą pracować w trzech konfiguracjach: na wprost, obrotowo i ślizgowo.

Schemat działania

Podczas jazdy na wprost elektronicznie uruchamiana blokada międzyosiowego mechanizmu różnicowego charakteryzuje się równomiernym rozłożeniem obciążenia pomiędzy kołami pojazdu. Dzięki temu uzyskuje się identyczną prędkość kątową, a satelity obudowy nie obracają się wokół własnej osi. Przekazują one moment obrotowy na wały osiowe poprzez statyczny ustawiacz zębów i zębnik koła zębatego w przekładni głównej.

Podczas pokonywania zakrętów pojazd doświadcza zmiennych sił oporu i obciążeń. Parametry są przydzielane w następujący sposób:

1. Koło wewnętrzne o mniejszym promieniu stawia większy opór niż koło zewnętrzne. Zwiększona nośność skutkuje mniejszymi prędkościami obrotowymi.
2. Koło zewnętrzne porusza się po większej trajektorii. Zwiększenie prędkości kątowej umożliwia płynny obrót maszyny bez poślizgu.
3. Biorąc pod uwagę te czynniki, koła muszą mieć różne prędkości kątowe. Satelity elementów wewnętrznych spowalniają obrót półosi. Te z kolei zwiększają wydajność pracy zewnętrznego odpowiednika poprzez element przekładni stożkowej. Ale moment obrotowy z przekładni głównej pozostaje stabilny.

Odporność na poślizg i złamanie

Koła pojazdu mogą przyjmować różne obciążenia, ślizgać się i tracić przyczepność. Powoduje to, że jeden komponent jest przeciążony, a drugi pracuje na biegu jałowym. Z powodu tej różnicy ruch pojazdu staje się nieregularny lub całkowicie ustaje. Aby uniknąć tych wad, stosuje się system sterowania kierunkowego lub blokadę ręczną.

W celu wyrównania momentu obrotowego półosi należy zatrzymać działanie satelitów i przekształcić obroty z miski na obciążoną półoś. Szczególnie w przypadku MAZ-a i innych pojazdów ciężarowych z napędem na wszystkie koła. Dzieje się tak dlatego, że po utracie trakcji w jednym z czterech punktów moment obrotowy zostaje zredukowany do zera, nawet jeśli pojazd wyposażony jest w dwa mechanizmy różnicowe i jeden międzyosiowy mechanizm różnicowy.

Elektroniczne urządzenia samozamykające

Częściowa lub pełna blokada mechanizmu różnicowego pozwala uniknąć opisanych powyżej problemów. Dlatego też stosuje się analogi samoblokujące. Rozkładają one skręcanie z uwzględnieniem różnic w półosiach i odpowiadających im prędkości. Optymalny sposób rozwiązania problemów jest wyposażenie maszyny w elektroniczny blokada mechanizmu różnicowego między kołami. System wyposażony jest w czujniki, które monitorują wymagane wartości podczas ruchu pojazdu. Po przetworzeniu danych procesor wybiera optymalny tryb korygowania obciążenia i innych efektów na koła i osie.

Zasada działania tego urządzenia składa się z trzech głównych etapów:

1. W momencie rozpoczęcia poślizgu koła napędowego jednostka sterująca otrzymuje impulsy od wskaźników prędkości, po czym automatycznie decyduje o sposobie działania. Następnie zawór przełączający zamyka się i otwiera się presostat wysokiego ciśnienia. Pompa zespołu ABS wytwarza ciśnienie w obwodzie roboczym cylindra hamulcowego z elementem ślizgowym. Hamowanie jadącego śliskiego koła odbywa się poprzez zwiększenie ciśnienia płynu hamulcowego.
2. W drugim etapie symulator samoblokujący utrzymuje siłę hamowania przy zachowaniu ciśnienia. Działanie pompy i poślizg kół zostają przerwane.
3. Trzecim etapem powyższego mechanizmu jest zakończenie poślizgu koła z jednoczesnym zwolnieniem nacisku. Przełącznik otwiera się, a zawór wysokiego ciśnienia zamyka się.

Międzyosiowy mechanizm różnicowy KAMAZ

Poniżej przedstawiono schematycznie powyższy mechanizm i jego elementy składowe:

1 - Wał główny.

2 - Uszczelka.

3 - Skrzynia korbowa.

4, 7 - podkładki oporowe.

5, 17 - Kielichy obudowy.

6 - Satelita.

8 - Wskaźnik blokady.

9 - Korek wlewowy.

10 - Komora pneumatyczna.

11 - Wtyczka.

12 - Pierścień zabezpieczający.

13 - Sprzęgło zębate.

14 - Sprzęgło blokujące.

15 - Pokrywa spustu.

16 - Koło zębate napędu osi średniej.

18 - Przekładnie.

19 - Zębatka osi tylnej.

20 - Śruba mocująca.

21, 22 - Pokrywa i łożysko.

Bezpieczeństwo

Międzyosiowy mechanizm różnicowy został zaprojektowany tak, aby zapewnić bezpieczną i komfortową jazdę na różnych rodzajach dróg. Niektóre z wad powyższego mechanizmu występują podczas niebezpiecznych i agresywnych manewrów terenowych. W związku z tym, jeśli maszyna jest wyposażona w hamulec ręczny, należy ją obsługiwać tylko w odpowiednich warunkach. Samochody o dużej prędkości są bardzo trudne i niebezpieczne w użyciu bez tego mechanizmu, zwłaszcza przy dużych prędkościach na autostradzie.