Otwarte mechanizmy różnicowe są standardową konfiguracją w większości samochodów osobowych. Są proste. Są tanie. Umożliwiają skręcanie bez zużywania opon.
Pomyśl o otwartym mechanizmie różnicowym jako o mechanizmie rozdzielającym moment obrotowy silnika pomiędzy dwa koła. Ale nie robi tego jednakowo. Przekazuje moc na koło o najmniejszej przyczepności. Może się to wydawać wadą. Właściwie jest to funkcja przeznaczona do codziennej jazdy.
Podstawowe zasady działania
Otwarty mechanizm różnicowy umożliwia obracanie się lewego i prawego koła z różnymi prędkościami. Jest to konieczne podczas skręcania. Koło zewnętrzne pokonuje większą odległość niż koło wewnętrzne. Gdyby oba koła były sztywno połączone, wewnętrzna opona ślizgałaby się lub pojazd zjeżdżałby na bok podczas pokonywania zakrętów.
Do głównych elementów należą koło zębate koronowe, zębniki i koła zębate boczne. Moc pochodzi z wału napędowego lub półosi. Obraca koło koronowe. Boczne koła zębate są połączone z półosiami. Pomiędzy nimi znajdują się satelity.
„Otwarty mechanizm różnicowy pozwala tylnym kołom obracać się niezależnie od siebie.”
Ta niezależność jest kluczowa. Podczas jazdy po linii prostej koła obracają się razem. Satelity nie obracają się wokół własnych osi. Po prostu obracają się wokół środka.
Podczas obracania satelity zaczynają się obracać. Pozwalają, aby zewnętrzne koło obracało się szybciej niż wewnętrzne. Moment obrotowy pozostaje taki sam. Ale prędkość jest różna. Zapobiegnie to ślizganiu się opon. Dzięki temu samochód jest stabilny.
Problem ze sprzęgłem
Tutaj robi się ciekawie. Otwarty mechanizm różnicowy zawsze przekazuje moc na koło z mniejszym oporem. Wyobraź sobie, że jedziesz zaśnieżoną drogą. Jedno koło na lodzie. Kolejny na suchym asfalcie.
Koło na lodzie ma prawie zerową przyczepność. Mechanizm różnicowy wychwytuje ten niski opór. Przekazuje prawie całą moc silnika na to obracające się koło. Koło na suchym asfalcie otrzymuje niewielką moc lub nie otrzymuje jej wcale. Utknąłeś.
Dlatego otwarte mechanizmy różnicowe nie radzą sobie dobrze w terenie. Nie są zaprojektowane z myślą o maksymalnej przyczepności. Zaprojektowano je tak, aby skręcały się płynnie. Jeśli potrzebujesz większej przyczepności, potrzebujesz innego projektu. Mechanizm różnicowy o ograniczonym poślizgu lub mechanizm różnicowy blokujący zmienia tę dynamikę. Ale to inna historia.
Tymczasem pamiętaj tylko o tej podstawowej zasadzie. Otwarty mechanizm różnicowy przedkłada płynność prowadzenia nad przyczepność. Świetnie radzi sobie na suchym asfalcie. Zawodzi, gdy jedno koło traci kontakt z drogą.
Jak mechanizm różnicowy rozdziela moment obrotowy
Napęd prostoliniowy jest zwodniczo prosty w przypadku przekładni. Obydwa koła napędowe obracają się z tą samą prędkością. zębnik zazębia się z kołem koronowym i przymocowaną do niego klatką nośną. Wewnątrz tej obudowy satelity (zębniki) są nieruchome względem obudowy. Nie obracają się wokół własnych osi. Zamiast tego działają jak solidne ogniwo, sztywno łącząc boczne koła zębate z obudową, dzięki czemu moment obrotowy jest równomiernie rozłożony pomiędzy obydwoma bocznymi zębatkami.
Następnie odwracasz się.
Dynamika zmienia się natychmiast. Satelity wewnątrz obudowy zaczynają obracać się wokół własnych osi. Umożliwia to odkręcenie kół. Koło wewnętrzne zwalnia w stosunku do ciała, a zewnętrzne przyspiesza. Jest to kompromis mechaniczny, który pozwala na skręcanie samochodu bez niszczenia zawieszenia.
Ta konstrukcja zapewnia końcowe przełożenie. Pamiętaj, że koło zębate jest mniejsze niż koło koronowe. Jest to ostatnie mnożenie przed przeniesieniem mocy na nawierzchnię drogi.
Dekodowanie przełożeń przekładni głównej
Prawdopodobnie widziałeś liczby takie jak 4,10 w specyfikacjach lub słyszałeś, jak omawiano je podczas dni na torze. To jest przełożenie końcowe. To prosty rachunek: koło koronowe ma 4,10 razy więcej zębów niż zębnik.
Numer ten nie działa samodzielnie. Jest ona mnożona przez każde przełożenie skrzyni biegów.
Wyższe przełożenia (takie jak 4,56 lub 5,13) zwiększają moment obrotowy na kołach. Samochód od startu przyspiesza szybciej. Ale jest kompromis. Poświęcasz oszczędność paliwa i prędkość maksymalną. Silnik obraca się szybciej na autostradzie, spalając więcej paliwa, aby utrzymać prędkość.
Niższe przełożenia (np. 3,23 lub 3,55) działają odwrotnie. Zwiększają przełożenia, zapewniając lepszą wydajność i wyższy potencjał prędkości maksymalnej. Jednak overclocking cierpi. Aby ruszyć, musisz wcześniej zredukować bieg.
To ciągła walka pomiędzy przyczepnością a wydajnością.
Geometria obrotu
Kiedy samochód skręca, fizyka wymaga asymetrii. Koło zewnętrzne pokonuje większą odległość niż koło wewnętrzne.
Gdyby koła były sztywno połączone, opony ślizgałyby się. Słychać było pisk opon, zużywały się one przedwcześnie, a samochód miał trudności z skręcaniem. Mechanizm różnicowy rozwiązuje ten problem, umożliwiając kołom bocznym obracanie się z różnymi prędkościami.
Satelity w obudowie pełnią rolę pośredników. Obracają się wokół własnych osi, kompensując różnicę prędkości. Samo ciało nadal obraca się ze średnią prędkością dwóch kół.
Dlatego też do sportowej jazdy często preferowany jest mechanizm różnicowy o ograniczonym poślizgu. Konwencjonalny otwarty mechanizm różnicowy przenosi moc na koło z najmniejszym oporem. Jeśli jedno koło straci przyczepność, cała moc zostanie tam przeniesiona. Mechanizm różnicowy o ograniczonym poślizgu powoduje obrót obu kół, utrzymując pojazd na linii.
Ale to inna historia. Na razie pamiętaj: pierścień ustala podstawowy moment obrotowy, zębniki zapewniają geometrię skrętu, a przekładnie boczne przekazują moc do opon.
Prosta mechanika. Trudne wykonanie.
