Låsende differensial - Locking differential
.JPG)
En låseforskjell er en mekanisk komponent, vanligvis brukt i kjøretøyer , designet for å overvinne hovedbegrensningen til en standard åpen differensial ved i hovedsak å "låse" begge hjulene på en aksel sammen som på en felles aksel. Dette tvinger begge hjulene til å snu sammen, uavhengig av trekkraften (eller mangelen på det) som er tilgjengelig for begge hjulene individuelt.
Når differensialen er ulåst (åpen differensial), tillater det at hvert hjul roterer i forskjellige hastigheter (for eksempel når du forhandler om en sving), og dermed unngår du dekkskader. En åpen (eller ulåst) differensial gir alltid det samme dreiemomentet (rotasjonskraften) til hvert av de to hjulene på akselen. Selv om hjulene kan rotere med forskjellige hastigheter, bruker de derfor den samme rotasjonskraften, selv om det ene er helt stille, og det andre spinner. (Like dreiemoment, ulik rotasjonshastighet).
Derimot tvinger en låst differensial både venstre og høyre hjul på samme aksel til å rotere med samme hastighet under nesten alle omstendigheter, uavhengig av trekkforskjellene på begge hjulene. Derfor kan hvert hjul påføre så mye rotasjonskraft som trekkraften under det tillater, og dreiemomentene på hver sideaksel vil være ulik. (Ulikt dreiemoment, like rotasjonshastigheter). Unntak gjelder for automatiske skap, omtalt nedenfor.
En låst differensial kan gi en betydelig trekkraftsfordel i forhold til en åpen differensial, men bare når trekkraften under hvert hjul er vesentlig forskjellig.
Alt det ovennevnte gjelder både sentrale differensialer og dem i hver aksel: firehjulsdrevne kjøretøy på heltid har tre differensialer, en i hver aksel og en sentral (kalt "overføringsveske") mellom fronten og bakaksler.
Typer
Automatiske skap
Automatiske skap låser og låser opp automatisk uten direkte innspill fra sjåføren. Noen automatiske låsedifferensialkonstruksjoner sikrer at motoreffekten alltid overføres til begge hjulene, uavhengig av trekkforhold, og vil "låse opp" bare når det er nødvendig at det ene hjulet snurrer raskere enn det andre under sving. Disse vil bli mer korrekt betegnet automatiske opplåsingsdifferensialer, fordi hvileposisjonen er låst. De vil aldri tillate at noen hjul snurrer saktere enn differensialbæreren eller akselen som helhet, men vil tillate at et hjul blir overdrevet raskere enn bærehastigheten. Det vanligste eksemplet på denne typen vil være Detroit Locker, laget av Eaton Corporation, også kjent som Detroit No-Spin, som erstatter hele differensialbærerenheten. Andre, noen ganger referert til som lunsjboks , bruker lagerdifferensialbæreren og erstatter bare de indre edderkoppene og akslene med låseplater. Begge typer automatiske skap vil tillate en viss differensiell hjulhastighet mens du svinger hjørner under like mye trekkraft, men ellers vil de låse begge akselakslene sammen når trekkforhold krever det.
- Fordeler: Automatisk handling, ingen stopp for engasjement eller frakobling er nødvendig når veiforholdene endres.
- Ulemper: Økt dekkslitasje og merkbar innvirkning på kjøreatferd. Under svinger, hvilken halvaksel som er frakoblet, er avhengig av dreiemomentretningen som drivlinjen bruker. Når dreiemomentretningen reverseres, blir hastigheten på drivlinjen plutselig tvunget til å skifte fra den indre til den ytre akselen, ledsaget av dekk -kvitring og et kraftig rykk. Under svinger kjennetegnes det automatiske skapet av kraftig understyring som overgår umiddelbart til kraftoverstyring når trekkraften overskrides.
Noen andre automatiske skap fungerer som en åpen differensial til hjulslip oppstår og deretter låser de seg. Disse typene bruker vanligvis en intern guvernør for å overvåke kjøretøyets hastighet og hjulglidning. Et eksempel på dette er Eaton automatisk låsedifferensial (ALD), eller Eaton automatisk differensialsperre (ADL), utviklet av Eaton Corporation og introdusert i 1973 for GMs Rounded-Line C/K Series pickups og verktøy. Eaton ADL kalles noen ganger feilaktig Gov-Lok, til tross for at verken GM eller Eaton noen gang har kalt det med det navnet. Gov-Lok er heller et uoffisielt navn av ukjent opprinnelse som ble populær med årene. Både Eaton og GM vet ikke hvor navnet kom fra, og Eaton har gjort flere mislykkede forsøk på å debunkere Gov-Lok-navnet tidligere. En oppdatert versjon av den gamle Eaton ADL -designen er fremdeles tilgjengelig fra Eaton, nå kjent som Eaton mLocker mekanisk differensialsperre.
Noen andre automatiske skap fungerer som en åpen differensial til høyt dreiemoment påføres, da låser de seg. Denne stilen bruker vanligvis interne girsystemer med svært høy friksjon. Et eksempel på dette er ZF glidestifter og kamtype tilgjengelig for bruk i tidlige Volkswagens.
Valgbare skap MRT
Valgbare skap lar føreren låse og låse opp differensialen etter ønske fra førersetet. Dette kan oppnås på mange måter.
- Trykkluft ( pneumatikk ).
- Kabeldrevet mekanisme som brukes på "Ox Locker".
- Elektroniske solenoider og ( elektromagnetikk ) som Eatons "ELocker". Imidlertid begynner OEMer også å tilby elektroniske skap. Nissan Corporation sitt elektriske skap kan finnes som tilleggsutstyr på Frontier (Navara) og Xterra. Ford tilbyr et elektronisk skap bak i F-serien og Ranger-lastebiler. Toyota tilbyr for tiden et e-skap bak på Tacoma og 4Runner (kun TRD SUV og TRD Pro), men har også tilbudt e-skap foran og bak på biler som Land Cruiser tidligere.
- Fordeler: Tillater differensialen å fungere som en "åpen" differensial for forbedret kjøreegenskaper og manøvrerbarhet, og gir full låseevne når det er ønskelig eller nødvendig.
- Ulemper: Mekanisk kompleks med flere deler å mislykkes. Noen skap krever at kjøretøyet stopper for engasjement. Trenger menneskelig interaksjon og fremtidsrettet tanke om kommende terreng. Ufaglærte sjåfører legger ofte stor belastning på drivlinjekomponenter når de forlater differensialen i låst drift på terreng som ikke krever skap.
Snell
En spole er en enhet som kobler de to akslene direkte til ringgiret. Det er ingen differensiering side til side, så et kjøretøy utstyrt med en snell vil bjeffe dekk i svinger og kan bli uhåndterlig i vått eller snødekt vær. Sneller er vanligvis forbeholdt konkurransekjøretøyer som ikke kjøres på gaten.
Mini-spole bruker lagerholderen og erstatter bare de indre komponentene i differensialen, som ligner på installasjonen til matboksen. En full spole erstatter hele bærerenheten med et enkelt maskinert stykke. En full spole er kanskje det sterkeste middelet for å låse en aksel, men har ingen evne til å differensiere hjulhastigheter, noe som gir stor belastning på alle berørte drivlinjekomponenter.
De indre edderkoppgirene til en åpen differensial kan også sveises sammen for å lage en låst aksel; Denne metoden anbefales ikke ettersom sveiseprosessen i alvorlig grad kompromitterer den metallurgiske sammensetningen av de sveisede komponentene, og kan føre til svikt i enheten under stress.
Ulemper
Fordi de ikke fungerer like jevnt som standard differensialer, er automatiske låseforskjeller ofte ansvarlig for økt dekkslitasje. Noen eldre differensialer for automatisk låsing er kjent for å lage klikk- eller bankelyder når de låses og låses opp når bilen forhandler svinger. Dette er irriterende for mange sjåfører. Automatiske låseforskjeller påvirker også kjøretøyets evne til å styre, spesielt hvis et skap er plassert i forakselen. Bortsett fra at dekk skraper mens du snur på overflater med høy friksjon (lav glidning), forårsaker låste aksler understyring og øker styringskreftene som kreves for å svinge kjøretøyet hvis det brukes på forakselen. Videre kan automatisk låsing av differensialer føre til tap av kontroll på is der en åpen differensial vil tillate det ene hjulet å snurre og det andre å holde, uten å overføre kraft. Et eksempel på dette kan være et kjøretøy parkert sidelengs på en glatt klasse. Når begge hjul snurrer, vil kjøretøyet bryte trekkraften og gli nedover karakteren.
Alternativer
Begrensede glideforskjeller regnes som et kompromiss mellom en standard differensial og en låseforskjell fordi de fungerer mer jevnt, og de gir litt ekstra dreiemoment til hjulet med mest trekkraft sammenlignet med en standard differensial, men er ikke i stand til 100% låsing .
Trekkontrollsystemer brukes også i mange moderne kjøretøyer, enten i tillegg eller som erstatning for låseforskjeller. Eksempler inkluderer: Volkswagens elektroniske differensialsperre (EDL), Opels TC+ installert for første gang i Opel Astra G (2001), og så videre. Dette er faktisk ikke en differensialsperre, men opererer på hvert hjul. Sensorer overvåker hjulhastigheter, og hvis den ene roterer mer enn et spesifisert antall omdreininger i minuttet (f.eks. 100) enn den andre (dvs. sklir), bremser trekkontrollsystemet det øyeblikkelig. Dette overfører mer kraft til det andre hjulet, men bruker fortsatt den åpne differensialen , som er den samme som på biler uten EDL -alternativet. Hvis alle drivhjul mister trekkraft, kan gassregulering brukes automatisk. Elektroniske trekkraftkontrollsystemer kan være integrert med blokkeringsfrie bremsesystemer , som har en lignende virkning på bremsing og bruker noen lignende komponenter. Slike systemer brukes for eksempel på den nyeste Nissan Pathfinder , Land Rover Defender , Land Rover Freelander , McLaren P1 og McLaren 650s.
applikasjoner
- Noen nyttekjøretøyer som slepebiler , gaffeltrucker , traktorer og tungt utstyr bruker låseforskjeller for å opprettholde trekkraften, spesielt når du kjører på myke, gjørmete eller ujevne underlag. Skap er vanlig i landbruksutstyr og militære lastebiler. På noen gårdstraktorer er det en pedal som kan tråkkes på med operatørens hæl for å låse differensialen etter behov.
- Differensiell låsing kan også brukes i driftssporten som et alternativ til en differensial med begrenset glid.
- Firehjulsdrevne kjøretøyer som kjører off-road bruker ofte en låseforskjell for å unngå å sette seg fast når du kjører på løst, gjørmete eller steinete terreng. Låsende differensialer regnes som viktig utstyr for alvorlig terrengkjøring. Mange slike kjøretøyer har en låseforskjell på den sentrale differensialen (mellom for- og bakakselen), bakdifferensial og differensial foran, eller hvilken som helst kombinasjon av noen av de tre. Differensialsperre brukes også på noen "ikke-nytte" firehjulsdrevne kjøretøy (for eksempel Mitsubishi Shogun ) for å kompensere for en relativ mangel på akselartikulasjon (vertikal hjulbevegelse). Store mengder artikulasjon er ønskelig for terrengkjøring, slik at hjulene kan beholde bakkekontakt over ujevne underlag, men dette kan føre til overdreven karosseri ved høye hastigheter på veien, samt vag styring. Slike 4x4 -er har ofte fjæringssystemer designet som et kompromiss mellom artikulasjon og håndtering. Hvis artikulasjonen er begrenset, kan ett hjul på en aksel løftes fra bakken av ulendt terreng, og dermed miste all trekkraft til alle hjul (all kraft går til det løftede hjulet, som spinner fritt). En bakre låseforskjell leveres ofte for å gjøre opp for dette kompromisset - hvis et hjul løftes fra bakken, kan låseforskjellen aktiveres og kjøre hjulet som forblir på bakken.