Como a maioria das coisas em automóveis modernos, o simples peça de engrenagem conhecido como um diferencial visto refinamento constante e experimentação, levando a uma variedade de tipos, cada um com suas próprias vantagens e desvantagens.
O conceito de diferencial – ou seja, permitir que rodas montadas no mesmo eixo rodem independentemente umas das outras-é um desenho antigo, com a primeira instância conhecida de seu uso registrado na China durante o primeiro milênio a. C..,embora isso tenha sido muito antes da invenção do automóvel, carroças, vagões e carruagens ainda sofriam do mesmo problema de deslizamento ou arrastamento de uma roda durante a curva, aumentando o desgaste e danificando estradas.o advento dos motores alimentando rodas dianteiras ou traseiras para impulsionar um veículo em vez de apenas arrastá – los através de cavalo acrescentou um novo problema para superar-como permitir rotação independente, enquanto ainda ser capaz de alimentar ambas as rodas. os primeiros automóveis não se preocuparam em tentar, eles simplesmente moveram apenas uma roda em um eixo independente., Mas isso estava longe de ser o ideal, pois significava que eles estavam mal equipados e deparavam-se com problemas frequentes com a tração em qualquer coisa que não fosse terra firme e nivelada.
eventualmente isto levou ao desenvolvimento do diferencial aberto antes de outros tipos mais complicados foram desenvolvidos para superar condições de condução mais complexas.,
Assista a este vídeo que explica com imagens em 3D como os seguintes tipos de diferencial de trabalho:
Abrir Diferencial:
Um diferencial em sua forma mais básica consiste de duas metades de um eixo com uma roda em cada extremidade, conectados por uma terceira engrenagem fazer até três lados de um quadrado. Isto é geralmente complementado por uma quarta engrenagem para força adicional, completando o quadrado.,
Esta unidade básica é então aumentada por um anel de engrenagem que está sendo adicionado ao caso diferencial que mantém as engrenagens básicas do núcleo – e este anel de engrenagem permite que as rodas sejam movidas conectando-se ao eixo de transmissão através de um pino.
Neste exemplo você pode ver os três lados da engrenagem interna que compõem o mecanismo principal, com a maior engrenagem azul representando a engrenagem de anel que se conectaria ao eixo de transmissão., A imagem esquerda mostra o diferencial com ambas as rodas girando na mesma velocidade, enquanto a imagem direita ilustra como as engrenagens internas se envolvem quando uma roda gira mais devagar do que a outra.
This gearing arrangement makes up the open type differential, and is the most common type of automotive differential from which more complicated systems are derived.,
O benefício deste tipo é principalmente limitado à função básica de qualquer diferencial, como descrito anteriormente, focando-se principalmente em permitir que o eixo para encurralar mais eficazmente, permitindo que a roda do lado de fora da volta se mova a uma velocidade mais rápida do que a roda interior, uma vez que cobre mais Chão. Ele também se beneficia de seu projeto básico ser relativamente barato de produzir.,
A desvantagem deste tipo é que, uma vez que o binário é dividido uniformemente entre ambas as rodas, a quantidade de potência capaz de ser transmitida através das rodas é limitada pela roda com a menor quantidade de aderência.uma vez atingido o limite de tração de ambas as rodas combinadas, a roda com a menor quantidade de tração começará a reduzir esse limite ainda mais, uma vez que a resistência da roda já de fiação é ainda menor.,
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diferencial bloqueado:
o diferencial de bloqueio ou bloqueio é uma variante encontrada em alguns veículos, principalmente aqueles que saem da estrada. É essencialmente um diferencial aberto com a capacidade de ser bloqueado no lugar para criar um eixo fixo em vez de um independente. Isso pode acontecer manualmente ou eletronicamente, dependendo da tecnologia no veículo.
O benefício de um diferencial bloqueado é que ele é capaz de ganhar uma quantidade consideravelmente maior de tração do que um diferencial aberto., Porque o torque não é dividido igualmente 50/50 ele pode canalizar mais torque para a roda que tem a melhor tração – e não é limitado pela tração mais baixa da outra roda em qualquer momento dado.dado que é pouco provável que viajem a velocidade e que normalmente circulam sobre terreno irregular, a questão da resistência e do desgaste dos pneus em torno dos cantos de um eixo fixo é menos problemática.,
uma desvantagem dos diffs bloqueados é chamada de ligação, que ocorre quando o excesso de energia de rotação (torque) é construído dentro da unidade de tração e precisa de liberação – tipicamente alcançado pelas rodas que saem do solo para reiniciar a posição. Ou simplesmente libertando as fechaduras quando já não forem necessárias.Imagine um longo tubo de papelão mantido em cada extremidade, e então torcer o tubo em direções opostas ao ponto em que o tubo não poderia suportar mais a força e dobras e lágrimas – que é ligante., Isso acontece porque as rodas estão se movendo em diferentes velocidades que gira os eixos e coloca uma maior pressão sobre as engrenagens – mas a carga sobre as rodas e seu aumento de tração é suficiente para evitar que os pneus escorreguem para liberar a pressão.diferenciais soldados/Bobinas: os diferenciais soldados são essencialmente os mesmos que um diferencial bloqueado, só que ele foi permanentemente soldado a partir de um diferencial aberto para um eixo fixo (também conhecido como diff de bobinas).,) Isto geralmente só é feito em circunstâncias específicas em que as características do eixo fixo/diff bloqueado, que torna mais fácil manter ambas as rodas girando simultaneamente, são desejáveis – por exemplo, em carros destinados à deriva.normalmente, não é recomendado porque o calor da soldadura pode comprometer a resistência dos componentes e aumentar o risco de falha catastrófica da peça – potencialmente até resultando nas mudanças diferenciais quebradas explodindo através da caixa de diff e representando um risco para outros utentes da estrada e peões.,
diferencial de deslizamento limitado:
lsd’s work to combine the benefits of Open and Locked differentials through a more complicated system. Há duas categorias que utilizam diferentes formas de resistência para conseguir o mesmo efeito:
Embreagem Mecânica LSD:
Este tipo de LSD rodeia o núcleo mesmo da engrenagem visto em abrir comparação com um par de anéis de pressão, que exercer força sobre dois conjuntos de placas de embreagem da posicionados lado a mudanças., Isso fornece resistência à rotação independente das rodas mudando o efeito do diferencial de aberto para bloqueado – e proporcionando-lhe com a maior tracção este tipo beneficia de mais de um diferencial aberto.
neste Corte, você pode ver os anéis de pressão (também cortados) em torno das engrenagens principais, que são forçadas pelos pinos centrais da engrenagem empurrando contra as superfícies anguladas em rotação., Este movimento empurra os anéis de pressão para as caixas de embraiagem (amarelo e azul) em ambos os lados, gerando resistência e alterando o comportamento do eixo de um lado aberto para um tipo fixo de efeito.
Embreagem Mecânica LSD também são divididos em subtipos que se comportam de maneiras ligeiramente diferentes e alterar, quando a pressão sobre os discos de embreagem e anéis de pressão é exercida:
- Em uma forma de LSD, a pressão é exercida apenas em aceleração., Isto significa que, quando a curva e o desligamento da potência o diff se comporta como um tipo aberto, permitindo – lhes girar independentemente-mas sob aceleração a rotação forçada do diferencial cria fricção nas placas de embraiagem, travando-os no lugar, a fim de ganhar mais tração.uma forma bidireccional de o LSD ir mais longe e exercer pressão sobre as placas de embraiagem também em desaceleração, num esforço para melhorar a estabilidade sob travagem em superfícies de estrada variáveis.,
- o caminho e meio tenta novamente combinar o melhor de ambos os subtipos, exercendo uma maior quantidade de pressão sob aceleração e menor quantidade sob desaceleração.
a desvantagem para LSDs mecânicos é que eles exigem manutenção regular para manter operacional e são propensos a desgastar completamente, o que faz com que uma peça de substituição caro.
LSD viscoso:
o segundo tipo de diferencial de deslizamento limitado, eles usam um líquido espesso no lugar das embraiagens para criar a resistência necessária para alterar o comportamento diferencial entre aberto e bloqueado., Devido a ter menos partes móveis do que um LSD mecânico, os VLSD são mais simples, mas também têm uma gama mais ampla de vantagens e desvantagens em comparação.
em seu funcionamento básico, o efeito é mais suave na aplicação do que LSDs mecânicos, como a resistência aumenta em uníssono com a velocidade que as rodas estão viajando em comparação com o caso diferencial – proporcionando um aumento muito gradual.
Vlsd também são capazes de direcionar o binário mais eficazmente para a roda que tem mais tração., Uma vez que o fluido age para ser resistente sob a velocidade, se uma roda alguma vez perde a tração e gira a diferença de velocidade entre as duas rodas dentro do diferencial cria mais resistência no Lento encaminhamento da roda mais torque do eixo de tração para ele.
VLSDs tornam-se menos eficazes com o uso prolongado, uma vez que o fluido aquece torna-se menos viscose e proporciona menos resistência. Ele também não pode bloquear tão completamente como um LSD mecânico devido a um fluido ser incapaz de Fornecer resistência absoluta dentro de um espaço adequado.,
uma desvantagem com lsds mecânicos e viscosos é que o sistema nem sempre canaliza o binário de forma eficaz durante a curva de alta velocidade, uma vez que pode interpretar a roda exterior em movimento mais rápido como perda de tração. Ele então direciona torque para a roda interna, gerando sobre / subviragem no momento oposto para quando é necessário.diferencial de Torsen:
o diferencial de Torsen (Sensor de Torque) emprega o uso de alguma engrenagem inteligente para produzir o mesmo efeito que um diferencial de deslizamento limitado, sem a necessidade de embraiagens ou resistência de fluidos.,consegue-se isto adicionando uma camada de engrenagem de minhocas à engrenagem tradicional configurada de um diferencial aberto. Estes conjuntos de engrenagens de minhocas que actuam em cada eixo proporcionam a resistência necessária para permitir a transferência do binário, o que, em seguida, se consegue por ter as engrenagens de minhocas em malha constante umas com as outras através de engrenagens spur conectadas.
a primeira e A segunda imagens mostram os três pares de worm mudanças em malha com cada metade do eixo – com as engrenagens no final de cada verme conectando os pares., É esta ligação que transfere o binário de uma roda para a outra, uma vez que um eixo começa a rodar mais rápido do que o outro. Enquanto a primeira e a segunda imagens são do desenho original de torsen, a terceira imagem é da segunda versão do diferencial de torsen. O projeto mais recente reposicionou as engrenagens worms para estar alinhadas com eixos, mas ainda executar a mesma ação mecânica. Cada engrenagem worm ainda está em contato com seu par, e apenas um lado do eixo com espaços na engrenagem removendo a malha com o outro lado.,
A malha constante entre os dois lados do diferencial tem o benefício adicional de transferir o binário imediatamente, tornando-o extremamente sensível a mudanças nas condições de estrada e de condução.o diferencial de Torsen é capaz de direcionar uma maior percentagem de torque através de uma roda, dependendo das relações das engrenagens., Isso remove a limitação de potência que os diferenciais abertos sofrem porque a quantidade de binário disponível não está sendo limitada pela quantidade de tração em qualquer roda.
além disso, a engrenagem também pode ser usinada de forma a conferir uma relação de resistência diferente quando se acelera e desacelera da mesma forma que um diferencial de deslizamento limitado de um lado e meio.,isto tudo é conseguido mecanicamente sem o uso da eletrônica ou qualquer forma de peça perecível sendo sacrificada por fricção, e no geral o diferencial de Torsen é o sistema mecânico superior que combina os benefícios primários de todos os tipos diferenciais anteriores listados.,
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Diferencial Ativo:
Muito semelhante a um diferencial de deslizamento limitado, o diferencial ativo ainda emprega mecanismos para proporcionar a resistência necessária para a transferência de torque de um lado para o outro, mas, ao invés de depender puramente mecânica, força, essas garras pode ser ativado eletronicamente.o diferencial ativo pode usar eletrônica para alterar artificialmente as forças mecânicas que o sistema está experimentando através de mudanças nas condições de condução., Isto torna-os controláveis e, portanto, programáveis, e empregando uma gama de sensores em todo o veículo um computador pode detectar automaticamente quais rodas motoras para direcionar a energia para e quando.isto melhora drasticamente o desempenho, especialmente sobre superfícies de estrada imperfeitas, e é particularmente favorecido pelos pilotos de Ralis cujos carros sofrem rápidas mudanças nas condições de condução e precisam de um sistema que possa acompanhar os seus ajustes contínuos no veículo.,
Diferencial De Vetor de binário:
o TVD leva este sistema eletronicamente melhorado ainda mais, usando – o para manipular o ângulo, ou vetor, do veículo dentro e fora das voltas, incentivando rodas específicas a receber mais torque em momentos-chave-melhorando o desempenho de curva.
activando a embraiagem oposta ao que um LSD puramente mecanicamente conduziria normalmente, você pode usar o efeito para ajudar na direcção, ao mesmo tempo que coloca mais potência para baixo, superando as deficiências no sistema LSD.,ao entrar no canto, um LSD multifacetado exerce resistência a ambas as rodas para, pelo menos, bloquear parcialmente o eixo e estabilizá – lo sob travagem-que é então libertado à medida que a velocidade da roda diminui e o veículo entra em rotação, permitindo que as rodas giram a diferentes velocidades .no entanto, em vez de libertar a resistência em ambas as rodas, um TVD continua a activar a embraiagem apenas na roda exterior – aumentando a resistência experimentada por essa roda e tornando o canal do sistema mais binário através dela., Este desequilíbrio de potência para o exterior incentiva o veículo a transformar – se no canto mais afiado e reduzir a subviragem.
continuando a aplicar essa resistência através do canto, quando o veículo passa a apex e começa a acelerar, vai continuar a substituir normal multiway-LSD – que voltaria a interpretar o mais rápido movendo-se para fora da roda como escorregar e desviar de torque durante a aceleração para a roda de dentro, que ele percebe como ter mais aderência.,com o TVD exercendo mais resistência sobre a embraiagem das rodas exteriores, engana o sistema para desviar mais torque através dele – aumentando a quantidade de potência que pode ser aplicada e reduzindo o subviragem experimentado sob aceleração para fora de um canto.
a seta amarela destaca a transferência de torque que ocorre através do canto, gerada pela resistência artificial exercida pelo TVD na roda exterior. Isso permite uma maior aceleração para fora do canto, enquanto o carro está girando abilitty é aumentado.,um diferencial de vetor de Torque é capaz de canalizar 100% do binário disponível através de uma única roda quando necessário no mais extremo das circunstâncias.
the downside to the system is it is very complicated and very expensive, and typically used only for racing/track applications for its high speed cornering potential.
cada sistema possui benefícios e desvantagens, e embora os sistemas mais complicados são geralmente superiores, eles têm um custo associado que excede em muito os sistemas mais simples.,
Como em tudo automotivo, quanto benefício você vai ganhar de cada sistema vem para baixo para o que exatamente você vai estar fazendo com o seu veículo e o que você precisa do seu diferencial para ser capaz de. Você não vai ter muita necessidade de um diferencial de vetor de Torque ao visitar o supermercado local, a menos que você se imagina no próximo WRC e pode pagar as multas – mas você pode querer um diferencial de bloqueio Se você por acaso viver em um local rural melhor acessado por um veículo fora de estrada.