Nogle mennesker siger: "Et differentiale lader bare venstre og højre hjul dreje af sig selv-der er ikke noget kompliceret ved det." Selvom det lyder simpelt, går det faktisk glip af det afgørende punkt.
Det grundlæggende problem, en differential løser, er ikke blot at lade hjulene "snurre som de vil"; snarere giver det køretøjet mulighed for at overføre kraft, samtidig med at venstre og højre drivhjul kan rotere med forskellige hastigheder under et sving. At forstå denne skelnen er det første skridt til at forstå, hvordan en differential fungerer.
01. Uden differentiale bliver drejning et stort problem
Overvej et scenarie fra det virkelige-liv: to personer, der går side-om-side og svinger. Personen på ydersiden skal tage længere, hurtigere skridt, mens personen på indersiden tager mindre skridt. Det samme princip gælder for en bil, der drejer et hjørne-, de ydre hjul bevæger sig langs en større bue, og de indre hjul bevæger sig langs en mindre bue, så de kræver forskellige rotationshastigheder.
Analyse af differentiel struktur og principper _ Pacific Auto Network
Det er netop her, tidlige køretøjer med solide-akseldrevne hjul løb ind i problemer. Med venstre og højre hjul låst sammen af en stiv aksel, blev de tvunget til at dreje med samme hastighed. Dette fungerede fint, når man kørte ligeud, men i en kurve-hvor hjulene faktisk skulle dreje ved forskellige hastigheder-for at tvang dem til at forblive synkroniserede, fik de dem til at kæmpe mod hinanden.
Du kan visualisere dette som to personer, der kører en kurve med deres ben bundet sammen: personen på ydersiden vil gerne gå hurtigere, mens personen på indersiden ønsker at gå langsommere, hvilket resulterer i en akavet, ukoordineret bevægelse for begge.
Derfor er den primære funktion af et differentiale at tilfredsstille det væsentlige behov for venstre og højre drivhjul til at rotere med forskellige hastigheder under sving; håndteringsstabilitet er simpelthen en af de praktiske fordele, der følger af dette. I fremtidige samtaler om biler, hvis nogen beskriver differentialet blot som en "ydelseskomponent", kan du spørge: "Uden det, hvordan ville venstre og højre drivhjul håndtere de forskellige afstande, de skal tilbagelægge, når de drejer?"
02. Gear-differentialer: forskellige tilstande for drejning og lige-linjekørsel
De gear-typedifferentialer, der findes i moderne biler, kan se mere komplekse ud, end du ville forvente, men det underliggende koncept forbliver det samme: kraft skal fortsat overføres, men alligevel skal hjulene på begge sider være i stand til at justere deres rotationshastigheder baseret på de forskellige afstande, de tilbagelægger.
Den består af komponenter såsom differentialhuset, planetgear (eller edderkoppegear), planetgearaksler og sidegear (eller akselgear). Ved kørsel i lige linje kører venstre og højre hjul nogenlunde samme afstand. Differentialets indre mekanisme fungerer som en synkroniseret enhed: planetgearene drejer sammen med huset, men roterer ikke om deres egne akser, hvilket holder begge hjul i gang med samme hastighed.
Situationen ændrer sig ved vending. Det ydre hjul skal dreje hurtigere, mens det indre hjul skal dreje langsommere. På dette tidspunkt begynder planetgearene at rotere om deres egne akser ud over at rotere, hvilket effektivt "optager" denne hastighedsforskel. Denne hastighedsjustering sker automatisk og kræver ingen input fra føreren.
Husk denne formel: Venstre hjulhastighed + Højre hjulhastighed=2 × Differentialhushastighed. Når du drejer, er den mængde, hvormed den ene side accelererer, nøjagtigt matchet med den mængde, den anden side sænker farten; den samlede sum forbliver konstant.
03. Åbne differentialer: Fantastisk til at dreje, men en hindring ved glidning
På dette tidspunkt kan mange mennesker naturligvis konkludere, at eftersom differentialet tillader venstre og højre hjul at rotere ved forskellige hastigheder, skal det være effektivt under alle køreforhold.
Det er netop der, problemet ligger. Mens åbne differentialer fungerer jævnt under standardsving, kan de afsløre betydelige mangler på overflader med lavt-trækkraft-såsom våde, iskolde eller mudrede veje.
Diagram over komplet bilchassisstruktur – Pacific Auto Encyclopedia
Det grundlæggende princip for et åbent differentiale er, at kraften flyder mod den side, der er lettest at køre. Med andre ord får den side med den mindste modstand den højeste rotationshastighed.
Dette fungerer fint på normale veje, men situationen ændrer sig, hvis det ene hjul rammer is eller mister kontakten med jorden (hænger i luften). Det glidende hjul møder lidt modstand, så al kraften flyder til den side; hjulet, der snurrer i luften, kører hurtigt, mens hjulet med faktisk trækkraft ikke får nogen kraft.
Det er som at stå med den ene fod på tørt underlag og den anden på isen: foden på isen flagrer vildt, men alligevel kan din krop ikke generere nogen effektiv løftestang eller fremadgående momentum.
Derfor er ideen om, at "at have en differential betyder, at du ikke behøver at bekymre dig om at glide" forkert. Åbne differentialer udmærker sig ved at håndtere hastighedsforskelle under sving, men de kæmper med at håndtere det tab af kraft, der opstår, når et enkelt hjul mister trækkraften. 04. Begrænset-Slipdifferential (LSD): Tackling Wheel Spin
Den begrænsede-slipdifferentiel-almindeligvis kendt som LSD- er defineret ved selve ordene "limited slip".
Det eliminerer ikke forskellen i rotationshastighed mellem venstre og højre hjul; i stedet, når et hjul er tilbøjeligt til at dreje frit, begrænser det denne uproduktive glidning og sikrer derved bedre vejgreb.
Tag den almindelige koblings-pakketype LSD som et eksempel: Den indeholder et sæt friktionsplader mellem sidegearene og differentialehuset. Under normal kurvekørsel fungerer den ligesom et åbent differentiale, hvilket giver mulighed for en hastighedsforskel mellem hjulene. Men når det ene hjul begynder at glide, aktiveres (komprimeres) koblingsmekanismen på den side med trækkraft, hvilket gør det muligt at overføre kraften dertil i stedet for at blive spildt helt på det roterende hjul.
Bare husk dette: Et standarddifferentiale håndterer sving, mens et begrænset-slipdifferentiale mindsker hjulspind.
Næste gang du ser på et køretøjs specifikationer, må du ikke forveksle et standard "differentiale" med et "begrænset-slipdifferentiale"-tænk på førstnævnte som lader dine venstre og højre fod træde i rytme med en kurve, mens sidstnævnte fungerer som en stabilisator, der forhindrer dig i at spilde al din energi, når jorden er glat.
To valgmuligheder: En kort analyse af Buick Envision AWD-systemet
05. Hvad med en differentiallås? Det gør det stik modsatte
Der er et andet koncept, der ofte forårsager forvirring: differentialespærren.
Funktionen af en differentialespærre er den stik modsatte af en standard differentiale: den låser differentialemekanismen, hvilket forhindrer enhver forskel i omdrejningshastigheden mellem hjulene.
Hvornår bruges det? Til terræn-gendannelse. Hvis et hjul er helt væk fra jorden eller drejer hjælpeløst, tvinger differentialespærren begge hjul til at rotere med samme hastighed og dirigerer kraften til den side, der har trækkraft.
For ganske enkelt at opsummere: Et standarddifferentiale giver mulighed for hastighedsforskelle (til kurvekørsel), et begrænset-slipdifferentiale begrænser for store hastighedsforskelle (til håndtering af hjulspin), og en differentialespærre eliminerer fuldstændigt hastighedsforskelle (for at løsne sig).
Hvis du kun bruger dit køretøj til daglig pendling på asfalterede veje, er det vigtigt at forstå, hvordan et differentiale fungerer, hovedsageligt, så du ikke bliver forskrækket over tanken om, at "hastighedsforskelle indikerer en funktionsfejl"-i virkeligheden, er det helt normalt, at venstre og højre hjul roterer med forskellige hastigheder, når de drejer. Hvis du ofte støder på glatte eller mudrede veje, er det værd at præcisere forskellen mellem et åbent differentiale og et begrænset-skridsystem. Næste gang du besøger en forhandler, skal du være meget opmærksom på, om sælgeren siger, at køretøjet har et "differential" eller et "begrænset-slipdifferentiale"-, førstnævnte fortæller dig meget lidt, hvorimod sidstnævnte taler om køretøjets faktiske ydeevne på glatte overflader.
