Ligesom de fleste ting på moderne biler, det enkle stykke af gearing, der er kendt som en differentieret har set konstant videreudvikling og gennemførelse af eksperimenter – der fører til en vifte af typer, hver med deres egne fordele og ulemper.
begrebet differencen – det vil sige at tillade hjul monteret på den samme aksel at rotere uafhængigt af hinanden – er et gammelt design, med den første kendte forekomst af dets anvendelse registreret i Kina i løbet af det 1.årtusinde f. kr.,
selvom dette var længe før opfindelsen af bilen, LED vogne, vogne og vogne stadig af det samme problem med, at et hjul glider eller trækker ved svingning, stigende slid og skadelige veje.fremkomsten af motorer, der driver for – eller baghjul til at drive et køretøj i stedet for blot at trække dem via hest, tilføjede et nyt problem at overvinde-hvordan man tillader uafhængig rotation, mens man stadig er i stand til at drive begge hjul.
de tidligste biler gider ikke at prøve, de drev simpelthen kun et hjul på en uafhængig aksel., Men dette var langt fra ideelle, da det betød at de var underdimensioneret, og stødte på hyppige problemer med trækkraft på andet end fast, plan grund.
til sidst førte dette til udviklingen af den åbne Differential, før andre mere komplicerede typer blev udviklet for at overvinde mere komplekse kørselsforhold.,
Se denne video, som forklarer med 3D-billeder, hvor følgende former for ulige arbejde med:
Åben Differentiale:
En differentieret i sin mest basale form, består af to halvdele af en aksel med et højere gear i hver ende, der er sluttet sammen med en tredje gear at gøre op på tre sider af en firkant. Dette er normalt suppleret med en fjerde gear for ekstra styrke, færdiggøre pladsen.,
denne basisenhed forstærkes derefter yderligere af et ringgear, der tilføjes til differentialhuset, der holder de grundlæggende kernegear – og dette ringgear gør det muligt for hjulene at blive drevet ved at forbinde til drivakslen via en tandhjul.
I dette eksempel kan du se tre sider af interne gearing, der udgør den centrale mekanisme, med større og blå gear, der repræsenterer ring gear, der vil forbinde til drivakslen., Det venstre billede viser forskellen med begge hjul, der drejer med samme hastighed, mens det højre billede illustrerer, hvordan de indvendige gear går i indgreb, når det ene hjul drejer langsommere end det andet.
dette geararrangement udgør differencen for åben type og er den mest almindelige type bildifferentiale, hvorfra mere komplicerede systemer er afledt.,
gavn af denne type er for det meste begrænset til den grundlæggende funktion af differential, som tidligere beskrevet, primært at fokusere på at sætte den aksel hjørne mere effektivt ved at lade hjulet på ydersiden af svinget til at bevæge sig ved en hurtigere hastighed end inde i hjulet, da det dækker mere terræn. Det drager også fordel af, at dets grundlæggende design er relativt billigt at producere.,ulempen ved denne type er, at fordi drejningsmomentet er jævnt fordelt mellem begge hjul, er mængden af effekt, der kan overføres gennem hjulene, begrænset af hjulet med den laveste mængde greb.
Når trækkraftgrænsen for begge hjul kombineret er nået, vil hjulet med den laveste trækkraft begynde at dreje – hvilket reducerer denne grænse endnu længere, da der er endnu mindre modstand fra det allerede spindende hjul.,
Læs Vores Blog på Turbos, Kompressorer og naturlig Indsugning Motorer
Låst Differentiale:
Den låst eller differentialespærre er en variant, der findes på nogle køretøjer, primært dem, der går off-road. Det er i det væsentlige en åben differential med evnen til at blive låst på plads for at skabe en fast aksel i stedet for en uafhængig. Dette kan ske manuelt eller elektronisk afhængigt af teknologien i køretøjet.
fordelen ved en låst differential er det er i stand til at få en betydeligt større mængde trækkraft end en åben differential., Da drejningsmomentet ikke er lige delt 50/50, kan det kanalisere mere drejningsmoment til hjulet, der har den bedre trækkraft – og er ikke begrænset af det andet hjuls lavere trækkraft på et givet tidspunkt.
da det er usandsynligt, at du kører med hastighed og normalt kører over ujævnt terræn, er spørgsmålet om dæktræk og slid rundt om hjørner på en fast aksel mindre et problem.,
en ulempe ved låste diffs kaldes binding, hvilket opstår, når overskydende rotationsenergi (drejningsmoment) opbygges i drivtoget og skal frigøres – typisk opnås ved, at hjulene forlader jorden for at nulstille positionen. Eller ved blot at frigive låsene, når de ikke længere er nødvendige.
Forestil dig et langt paprør, der holdes i hver ende, og drej derefter røret i modsatte retninger til det punkt, røret ikke kunne modstå kraften mere og folder og tårer – det er bindende., Det sker, fordi hjulene bevæger sig i forskellige hastigheder, der vrider akslerne og lægger øget pres på gearene – men belastningen på hjulene og deres øgede trækkraft er nok til at forhindre, at dækkene glider for at frigøre trykket.
Svejset/Spool Differential:
Svejset forskelle er væsentlige det samme som en låst differentiale, kun det har været permanent svejset fra en åben differentieret i en fast aksel (også kendt som et spool-diff.,) Dette gøres normalt kun under særlige omstændigheder, hvor egenskaberne ved den låste diff/fast aksel, hvilket gør det lettere at holde begge hjul spinding samtidigt, er ønskelige – for eksempel i biler beregnet til drifting.
det anbefales typisk ikke, da varmen fra svejsning kan kompromittere komponentstyrken og øge risikoen for katastrofal delfejl – hvilket muligvis endda resulterer i, at de ødelagte differentialgear eksploderer gennem diff-huset og udgør en fare for andre trafikanter og fodgængere.,
begrænset Glideforskel:
LSDs arbejde med at kombinere fordelene ved åbne og låste differentialer gennem et mere kompliceret system. Der er to kategorier, som bruger forskellige former for modstand for at opnå den samme effekt:
Mekanisk Kobling LSD:
Denne type af LSD omgiver den samme kerne gearing set i det åbne ob med et par tryk ringe, som udøver magt på to sæt af kobling plader placeret sammen med de redskaber., Dette giver modstand til den uafhængige rotation af hjulene at ændre effekten af forskellen fra åben til låst – og forsyne det med den øgede trækkraft denne type ydelser fra over en åben differentiale.
I denne cutaway, kan du se trykket ringe (også skåret væk) omkring de centrale redskaber, som tvinges fra hinanden af de centrale redskaber ben presser mod de skrå flader under rotation., Denne bevægelse skubber trykringe på koblingspakkerne (gul og blå) på hver side, hvilket genererer modstand og ændrer akselens opførsel fra en åben til en fast type effekt.
Mekanisk Kobling LSD ‘ s er også yderligere opdelt i undertyper, som opfører sig på lidt forskellige måder og ændre, når trykket på kobling plader og pres ringe er udøvet:
- I en en-vejs LSD, trykket er kun udøves under acceleration., Dette betyder, at ved kurvekørsel og off power diff opfører sig som en åben type, der giver dem mulighed for at slukke uafhængigt af hinanden – men under acceleration tvungen rotation af forskellen skaber friktion i motoren plader, låse dem på plads for at få mere trækkraft.
- en tovejs LSD tager det et skridt videre og udøver også tryk på koblingspladerne under deceleration i et forsøg på at forbedre stabiliteten under bremsning på variable vejoverflader.,
- den ene og halvvejs forsøger igen at kombinere det bedste af begge undertyper ved at udøve en større mængde tryk under acceleration og mindre mængde under deceleration.
ulempen for mekanisk LSDs er, at de kræver regelmæssig vedligeholdelse for at holde operationelle og er tilbøjelige til at gå helt ud, hvilket gør det til en dyr udskiftning.
Tyktflydende LSD:
Den anden type af begrænset slip differentiale, at de i stedet bruge en tyk væske i stedet for koblinger for at skabe den modstand, der er nødvendig for at ændre forskelle adfærd mellem åben og låst., På grund af at have mindre bevægelige dele end en mekanisk LSD, er VLSD ‘ er enklere, men har også et bredere udvalg af fordele og ulemper i sammenligning.
i deres grundlæggende drift er effekten glattere i anvendelse end mekaniske LSD ‘ er, da modstanden bygger sammen med den hastighed, hjulene kører på i forhold til differentialhuset – hvilket giver en meget gradvis stigning.
VLSDs er også i stand til at dirigere drejningsmoment mere effektivt til hjulet, der har mere trækkraft., Fordi væsken fungerer som modstandsdygtig under hastighed, hvis et hjul nogensinde mister trækkraft og drejer forskellen i hastighed mellem de to hjul inde i differencen skaber mere modstand på det langsommere bevægelige hjul – kanaliserer mere drejningsmoment fra drivakslen til det.
VLSDs bliver mindre effektive ved langvarig brug, da væsken opvarmer det bliver mindre viskose og giver mindre modstand. Det kan heller ikke låse så fuldstændigt som en mekanisk LSD på grund af, at en væske ikke er i stand til at give absolut modstand inden for et passende rum.,
en ulempe med både mekaniske og viskøse LSD ‘ er er, at systemet ikke altid kanaliserer drejningsmoment effektivt under sving med høj hastighed, da det kan fortolke det hurtigere bevægelige ydre hjul som at miste trækkraft. Det dirigerer derefter drejningsmoment til det indre hjul og genererer over / understyring i det modsatte øjeblik, når det er nødvendigt.
Torsen Differentiale:
Torsen (Torque Sensing) differentiale beskæftiger brugen af nogle kloge klar til at producere den samme effekt som en begrænset Slip Differentiale uden behov for koblinger eller væske modstand.,
det opnår dette ved at tilføje et lag ormgear til det traditionelle gear, der er oprettet af en åben differential. Disse sæt af snekkehjul, der handler på hver aksel give den modstand, der kræves for at overføre drejningsmoment, som det så opnår ved at have snekkehjul i konstant indgreb med hinanden via forbundet, cylindriske tandhjul.
første og andet billeder viser de tre par snekkehjul sammenvævet med hver halvdelen af aksel – med cylindriske tandhjul i slutningen af hver orm, der forbinder par., Det er denne forbindelse, der overfører drejningsmoment fra det ene hjul til det andet, når den ene aksel begynder at rotere hurtigere end den anden. Mens det første og det andet billede er af det originale torsen-design, er det tredje billede af den anden version af torsen-differentialen. Det nyere design omplacerede ormens gear for at være inline med aksler, men udfører stadig den samme mekaniske handling. Hvert snekkegear er stadig i kontakt med dets par, og kun den ene side af akslen med mellemrum i gearet, der fjerner masken med den anden side.,
det konstante net mellem differentialens to sider har den ekstra fordel at overføre drejningsmomentet øjeblikkeligt, hvilket gør det ekstremt lydhørt over for skiftende vej-og kørselsforhold.
mens en åben differential altid skal opdele det drejningsmoment split 50/50 mellem hvert hjul, er Torsen forskellen i stand til at lede en større procentdel af drejningsmoment gennem et hjul afhængigt af gearets forhold., Dette fjerner den effektbegrænsning, som åbne differentialer lider, fordi mængden af drejningsmoment til rådighed ikke er begrænset af mængden trækkraft i begge hjul.
endvidere kan gearingen også bearbejdes på en sådan måde, at den giver et andet forhold mellem modstand, når man accelererer og decelererer på samme måde som en en og halvvejs begrænset glideforskel gør.,
alt Dette opnås mekanisk uden brug af elektronik eller nogen form for letfordærvelige del at blive ofret for friktion, og den samlede Torsen differentiale er den overlegne mekaniske system, der kombinerer de primære fordele ved alle de tidligere differentierede typer, der er anført.,
Læs Vores Blog på Dobbelt Kobling Transmission, og Hvordan De Virker
Aktiv Differential:
Meget lig en begrænset slip differentiale, den aktive differentieret stadig beskæftiger mekanismer til at give den modstand, der er nødvendig for at overføre drejningsmoment fra den ene side til den anden, men snarere end at forlade sig på rent mekanisk kraft, kan disse koblinger kan være elektronisk aktiveret.
den aktive differential kan bruge elektronik til kunstigt at ændre de mekaniske kræfter, som systemet oplever gennem ændrede kørselsforhold., Dette gør dem kontrollerbare og dermed programmerbare, og ved at anvende en række sensorer på tværs af køretøjet kan en computer automatisk registrere, hvilke drivhjul der skal lede strøm til og hvornår.
dette forbedrer ydeevnen drastisk, især over ufuldkomne vejoverflader, og foretrækkes især af rallychauffører, hvis biler tåler hurtigt skiftende kørselsforhold og har brug for et system, der kan følge med deres kontinuerlige justeringer af køretøjet.,
Drejningsmomentvektordifferentiale:
TVD ‘ en tager dette elektronisk forbedrede system endnu længere ved at bruge det til at manipulere køretøjets vinkel eller vektor ind og ud af svingene ved at tilskynde bestemte hjul til at modtage mere drejningsmoment på vigtige øjeblikke – hvilket forbedrer svingningsydelsen.
Ved at aktivere den modsatte kobling til, hvad en rent mekanisk drevet LSD normalt ville engagere, kan du bruge effekten til at hjælpe med styring, samtidig med at du lægger mere strøm ned og overvinder manglerne i LSD-systemet.,
Ved indgangen til hjørnet udøver en multi-vejs LSD modstand mod begge hjul for i det mindste delvist at låse akslen og stabilisere den under bremsning – som derefter frigøres, når hjulhastigheden falder, og køretøjet drejer ind, så hjulene kan rotere med forskellige hastigheder .
i stedet for at frigive modstanden på begge hjul fortsætter en TVD dog kun med at aktivere koblingen på det udvendige hjul – hvilket øger modstanden, der opleves af dette hjul, og gør systemkanalen mere drejningsmoment gennem det., Denne ubalance af magt udefra tilskynder køretøjet til at dreje ind i hjørnet skarpere og reducere understyring.
Ved at fortsætte med at anvende denne modstand gennem hjørnet, som køretøjet passerer apex og begynder at accelerere ud af, at det vil fortsætte med at tilsidesætte en normal multiway-LSD – som ville igen med at fortolke de hurtigere bevæger sig uden hjul som glider og omstille moment under acceleration til den indvendige hjul, som den opfatter som havende mere greb.,
Med TVD, der udøver modstand på uden hjul kobling, tricks systemet til at aflede mere drejningsmoment i det – at øge den mængde strøm, der kan anvendes og reducere understyring oplevet under acceleration ud af et hjørne.
Den gule pil fremhæver drejningsmoment overførsel, der forekommer gennem hjørnet, der genereres af kunstig modstand, der bliver udøvet af TVD på uden hjul. Dette giver mulighed for større acceleration ud af hjørnet, mens bilens drejning abilitty øges.,
en Momentvektordifferentiale er i stand til at kanalisere 100% af det tilgængelige drejningsmoment gennem et enkelt hjul, når det er nødvendigt under de mest ekstreme omstændigheder.ulempen med systemet er, at det er meget kompliceret og meget dyrt og typisk kun bruges til racing/track applikationer til dets høje hastighedskurvepotentiale.
hvert system har det ejer fordele og ulemper, og selv om de mere komplicerede systemer er generelt overlegen de har en vedhæftet omkostninger, der langt overstiger de enklere systemer.,
Som med alt bilindustrien, hvor meget gavn du får fra hvert system kommer ned til, hvad du vil gøre med din bil, og hvad du har brug for din differentieret til at være i stand til. Du kommer ikke til at have meget brug for en Torque Vectoring Differentieret når du besøger det lokale supermarked, medmindre du har lyst til dig selv i den næste WRC-og kan give bøder – men du måske ønsker en differentialespærre, hvis du tilfældigvis bor i landlige omgivelser og bedre adgang til ved en off-road køretøj.