Diferensial otomotif: perangkat, kerusakan, dan metode pemilihan

Dalam dokumentasi teknis SUV full-fledged, beberapa crossover dan city car all-wheel drive, terdapat istilah "differential lock". Kami akan mencari tahu apa itu, apa tujuannya di dalam mobil, cara kerjanya, dan juga bagaimana memilih yang baru untuk menggantikan yang gagal.

Apa itu diferensial mesin

Diferensial dalam mobil adalah elemen transmisi. Ini memberikan rotasi independen dari roda penggerak, tetapi pada saat yang sama mengirimkan torsi yang sama ke masing-masing roda.

Elemen ini sangat penting untuk stabilitas mobil di tikungan. Kita tahu dari fisika bahwa ketika berputar, sebuah roda di bagian dalam setengah lingkaran menempuh jalur yang lebih pendek daripada roda di luar lingkaran. Dalam kasus roda yang digerakkan, ini tidak terasa sama sekali.

Sedangkan untuk roda penggerak, jika tidak ada perbedaan dalam transmisi, mobil apa pun akan kehilangan stabilitas secara signifikan saat berbelok. Masalahnya, roda luar dan dalam harus berputar dengan kecepatan berbeda saat menikung untuk menjaga cengkeraman. Jika tidak, salah satu roda akan tergelincir atau tergelincir.

Diferensial dipasang pada poros penggerak. Untuk kendaraan dengan penggerak empat roda (kelas SUV atau 4x4), mekanisme ini tersedia di semua gandar.

Di beberapa mobil, perbedaannya dilas secara khusus untuk membuat mobil melayang. Contohnya adalah mobil reli berpenggerak dua roda dengan diferensial yang dilas. Namun demikian, untuk pengemudian kota biasa, lebih baik menggunakan diferensial pabrik, atau disebut juga diferensial terbuka.

Sejarah dan tujuan yang berbeda

Desain diferensial muncul hampir bersamaan dengan dimulainya produksi kendaraan yang dilengkapi dengan mesin pembakaran internal. Perbedaannya hanya beberapa tahun.

Mobil pertama sangat tidak stabil saat menikung sehingga para insinyur harus memikirkan bagaimana cara mentransfer daya dorong yang sama ke roda penggerak, tetapi pada saat yang sama membuatnya sehingga mereka dapat berputar pada kecepatan yang berbeda saat menikung.

Meski tidak bisa dikatakan bahwa mekanismenya sendiri dikembangkan setelah munculnya mobil dengan mesin pembakaran dalam. Faktanya adalah untuk mengatasi penanganan gerbong pertama, sebuah pengembangan dipinjam yang sebelumnya telah digunakan pada gerbong uap.

Mekanismenya sendiri dikembangkan oleh seorang insinyur dari Perancis - Onesifor Pekker pada tahun 1825. Ferdinand Porsche terus mengerjakan roda selip di dalam mobil. Dalam kolaborasi antara perusahaannya dan ZF AG (Friedrichshafen), diferensial cam dikembangkan (1935).

Penggunaan besar-besaran perbedaan LSD dimulai pada tahun 1956. Teknologi ini digunakan oleh semua produsen mobil karena membuka kemungkinan baru bagi kendaraan roda empat.

Perangkat diferensial

Diferensial didasarkan pada gearbox planet. Gearbox sederhana terdiri dari dua roda gigi yang memiliki jumlah gigi berbeda dengan ukuran yang sama (untuk pengikatan konstan).

Ketika roda gigi yang lebih besar berputar, roda gigi yang lebih kecil membuat lebih banyak putaran di sekitar porosnya. Modifikasi planetary tidak hanya menyediakan transmisi torsi ke poros penggerak, tetapi juga mengubahnya sehingga kecepatan penggerak dan poros penggerak berbeda. Selain transmisi roda gigi biasa di gearbox planet, beberapa elemen tambahan digunakan yang berinteraksi dengan tiga elemen utama.

Diferensial menggunakan potensi penuh dari gearbox planet. Karena fakta bahwa mekanisme semacam itu memiliki dua derajat kebebasan dan memungkinkan Anda untuk mengubah rasio roda gigi, mekanisme tersebut ternyata efektif untuk memastikan stabilitas roda penggerak yang berputar pada kecepatan yang berbeda.

Perangkat diferensial meliputi:

• Rumah atau cangkir diferensial. Seluruh roda gigi planet dan roda gigi dipasang di dalamnya;
• Roda gigi semiaxis (tipe surya paling sering digunakan). Ambil torsi dari satelit dan kirimkan ke roda penggerak;
• Gigi penggerak dan penggerak dari transfer utama;
• Satelit. Mereka berfungsi sebagai roda gigi planet. Jika mobil tersebut adalah mobil penumpang, maka akan ada dua bagian seperti itu dalam satu mekanisme. Di SUV dan truk, roda gigi planet memiliki 4 satelit.

Diagram operasi diferensial

Ada dua jenis mekanisme seperti itu - diferensial simetris dan asimetris. Modifikasi pertama mampu mentransmisikan torsi ke poros poros secara merata. Pengoperasiannya tidak dipengaruhi oleh kecepatan sudut roda penggerak.

Modifikasi kedua menyediakan penyesuaian torsi antara roda-roda poros penggerak, jika roda-roda itu mulai berputar pada kecepatan yang berbeda. Seringkali, perbedaan seperti itu dipasang di antara as roda kendaraan all-wheel drive.

Lebih detail tentang mode operasi diferensial. Mekanismenya bekerja secara berbeda dalam situasi seperti ini:

• Mobil berjalan lurus;
• Mobil sedang melakukan manuver;
• Roda penggerak mulai tergelincir.

Beginilah cara kerja diferensial:

Bagaimana cara kerja diferensial autostuk.ru?

Dengan gerakan lurus

Saat mobil melaju lurus, satelit hanyalah penghubung antara roda gigi poros. Roda mobil berputar dengan kecepatan yang sama, sehingga cup berputar seperti pipa tunggal yang menghubungkan kedua poros poros.

Torsi didistribusikan secara merata di antara kedua roda. Putaran roda sesuai dengan putaran roda gigi pinion.

Saat berputar

Saat mesin bermanuver, roda di radius putar luar membuat lebih banyak putaran daripada yang ada di radius putar dalam. Roda bagian dalam menghadapi banyak hambatan karena torsi untuk roda luar meningkat dan jalan mencegahnya berputar pada kecepatan yang sesuai.

Dalam hal ini, satelit ikut berperan. Roda roda gigi dari poros poros bagian dalam melambat, karena itu roda gigi planet di dalam cangkir mulai berputar ke arah yang berlawanan. Mekanisme ini memungkinkan Anda untuk menjaga kestabilan mobil, bahkan di tikungan yang sempit dan sempit. Ini juga mencegah keausan ban yang berlebihan pada roda yang melambat.

Saat terpeleset

Situasi ketiga di mana diferensial berguna adalah selip roda. Ini, misalnya, terjadi saat mobil masuk ke lumpur atau bergerak di atas es. Dalam mode ini, diferensial bekerja dengan prinsip yang sama sekali berbeda dari saat menikung.

Faktanya adalah saat tergelincir, roda yang ditangguhkan mulai berputar bebas, yang menyebabkan hilangnya torsi pada roda yang memiliki daya rekat yang cukup ke permukaan jalan. Jika differential berhasil dalam mode menikung, masuk ke lumpur atau es, mobil akan berhenti sama sekali, karena traksi akan hilang sama sekali.

Untuk mengatasi masalah ini, diferensial selip terbatas dikembangkan oleh para insinyur. Kami akan membicarakan pekerjaannya nanti. Pertama, perlu dipertimbangkan modifikasi perbedaan yang ada dan perbedaannya.

Jenis diferensial

Jika mobil memiliki satu poros penggerak, maka akan dilengkapi dengan diferensial poros silang. Kendaraan all-wheel drive menggunakan diferensial tengah. Pada mobil penggerak roda depan, mekanisme ini juga disebut diferensial depan, dan model pada mobil penggerak roda belakang disebut diferensial belakang.

Mekanisme ini dibagi menjadi tiga kategori menurut jenis roda gigi:

• Diferensial bevel;
• Diferensial roda gigi cacing;
• Diferensial silinder.

Mereka berbeda satu sama lain dalam bentuk roda gigi utama dan aksial. Modifikasi berbentuk kerucut dipasang di kendaraan roda depan dan belakang. Silinder digunakan pada model penggerak semua roda, dan roda gigi cacing cocok untuk semua jenis transmisi.

Bergantung pada model mobil dan kondisi jalan tempat kendaraan dioperasikan, jenis perbedaan berikut akan berguna:

1. Interlock mekanis;
2. Diferensial penguncian sendiri;
3. Saling listrik.

Perbedaan yang terkunci secara mekanis

Dalam modifikasi ini, satelit diblokir oleh pengemudi sendiri menggunakan sakelar khusus di roda. Saat kendaraan dalam garis lurus atau belokan, differential akan beroperasi secara normal.

Begitu mobil menabrak jalan dengan permukaan yang tidak stabil, misalnya melaju ke hutan dengan lumpur atau jalan bersalju, pengemudi memindahkan tuas ke posisi yang diinginkan, sehingga satelit terhalang.

Dalam mode ini, roda gigi planet tidak berfungsi, dan mobil, pada prinsipnya, tanpa diferensial. Semua roda penggerak berputar dengan kecepatan yang sama, yang mencegah tergelincir, dan traksi dipertahankan pada semua roda.

Mekanisme semacam itu memiliki perangkat yang lebih sederhana dan dipasang pada beberapa SUV murah, seperti pada kendaraan UAZ domestik. Karena ban tidak mengalami keausan yang berlebihan saat melaju perlahan di lumpur, desain ini tidak merusak ban mobil.

Diferensial slip terbatas

Ada beberapa jenis mekanisme dalam kategori ini. Contoh perangkat tersebut adalah:

• LSD. Dalam kotak roda gigi seperti itu, dengan putaran yang terlalu tinggi dari salah satu poros poros, satelit akan terkunci secara otomatis. Ini mencegah roda stabil kehilangan traksi;
• Kopling kental. Perbedaan ini menggunakan bahan berbasis silikon kental. Dalam keadaan dingin tetap dalam keadaan cair. Segera setelah mulai memanas dan bercampur, sifat-sifat zat berubah, dan ia memperoleh struktur lengket, yang meningkatkan viskositasnya. Karakteristik ini meningkat dengan peningkatan selisih putaran poros poros. Kopling kental memiliki beberapa kelemahan yang signifikan. Pertama, mereka tidak diperbaiki. Ketika zat kehilangan sifatnya, seluruh blok perlu diganti. Kedua, pemblokiran terjadi saat roda tergelincir dengan kuat, sehingga mobil tidak selalu efektif mengatasi kondisi off-road. Meski ada kekurangan, mekanismenya berbeda dalam harga anggaran. Kebanyakan crossover berbiaya rendah dilengkapi dengan perbedaan seperti itu.
• Torsen. Batang tubuh menggunakan kunci cacing. Ketika koefisien torsi pada satu poros gandar meningkat atau menurun dalam kaitannya dengan poros gandar lainnya, kunci diaktifkan. Teknologi ini digunakan, misalnya, pada kendaraan Audi. Perangkat juga dapat diklasifikasikan sebagai mekanisme yang saling terkait secara mekanis. Ini dianggap yang paling dapat diandalkan dari semua jenis diferensial dan dibedakan oleh kesederhanaannya. Untuk alasan ini, mereka mahal.

Saling listrik

Perbedaan tersebut dikaitkan dengan elektronik kendaraan. Mereka dianggap yang paling mahal karena memiliki struktur yang kompleks dan penggerak pemblokiran. Mekanisme ini dikaitkan dengan ECU kendaraan, yang menerima data dari sistem yang memantau putaran roda, seperti ABS. Di beberapa kendaraan, penguncian otomatis dapat dinonaktifkan. Untuk ini, ada tombol khusus di panel kontrol.

Keuntungan dari opsi elektronik adalah memungkinkan Anda mengatur beberapa tingkat pemblokiran. Kelebihan lain dari mekanisme tersebut adalah bahwa mereka sangat membantu untuk mengatasi oversteer. Pada model seperti itu, torsi diterapkan ke roda gigi poros, yang berputar pada kecepatan yang lebih rendah.

Lebih lanjut tentang kunci diferensial

Diferensial lintas sumbu apa pun memiliki kelemahan yang signifikan - torsi secara otomatis disuplai ke roda, yang berputar lebih keras. Karena itu, roda kedua yang memiliki traksi cukup kehilangan traksi. Karena alasan ini, kotak roda gigi seperti itu tidak akan memberi kesempatan untuk keluar sendiri dari lumpur atau tumpukan salju.

Seperti disebutkan sebelumnya, masalah ini diselesaikan dengan memblokir satelit. Ada dua mode pemblokiran:

• Pemblokiran penuh dilakukan karena fakta bahwa semua elemen gearbox digabungkan secara kaku. Ini memastikan bahwa roda dengan cengkeraman terbaik menerima torsi yang cukup;
• Pemblokiran sebagian dimungkinkan dengan mengubah faktor pemblokiran. Saat mobil melaju dalam garis lurus, koefisien ini adalah 1. Begitu satelit terkunci dalam diferensial simetris, koefisien ini berubah dari 3 menjadi 5. Dalam hal ini, roda pemintal terus berputar, tetapi torsi yang diterima lebih sedikit.

Berikut adalah video tentang mengapa diferensial diblokir:

Mengapa memblokir perbedaan pada SUV, dan apa itu

Kerusakan diferensial

Mengingat bahwa desain setiap diferensial menggunakan interaksi roda gigi dan gandar, mekanisme semacam itu rentan terhadap keausan dan kerusakan yang cepat. Elemen-elemen roda gigi planet berada di bawah beban yang serius, oleh karena itu, tanpa perawatan yang tepat, mereka akan cepat rusak.

Meskipun roda gigi terbuat dari bahan yang tahan lama, namun mekanismenya perlu diperhatikan jika terjadi peningkatan kebisingan, ketukan, dan getaran saat mengemudi, yang sebelumnya tidak ada. Yang juga mengkhawatirkan adalah kebocoran pelumas. Terburuk dari semuanya, jika mekanismenya macet. Namun, dengan perawatan yang tepat, hal ini jarang terjadi.

Anda perlu menghubungi layanan mobil segera setelah kebocoran oli muncul dari rumah kotak roda gigi. Anda dapat memeriksa node sendiri. Selain inspeksi visual setelah perjalanan, Anda dapat memeriksa suhu oli di rumah gearbox. Selama mekanisme pengoperasian normal, angka ini akan menjadi sekitar 60 derajat. Jika perbedaannya semakin memanas, maka Anda harus mencari nasihat dari spesialis.

Sebagai bagian dari perawatan rutin, tingkat dan kualitas pelumas harus diperiksa. Setiap pabrikan oli transmisi menetapkan peraturannya sendiri untuk penggantinya. Jangan abaikan anjuran ini, karena oli mungkin mengandung partikel abrasif kecil yang dapat merusak gigi roda gigi, serta merusak lapisan oli yang mencegah gesekan pada bagian logam.

Jika, sebagai hasil dari inspeksi visual, kebocoran diferensial pusat diketahui atau masalah serupa diamati dengan analog dari mobil penggerak roda depan, segel oli harus diganti. Penurunan level pelumas menyebabkan peningkatan gesekan pada komponen, yang secara signifikan mengurangi masa kerja perangkat. Menjalankan kotak roda gigi kering membuat satelit, bantalan, dan roda gigi aksial tidak dapat digunakan.

Diagnosis mandiri dari diferensial dilakukan sebagai berikut. Pertama, dongkrak poros penggerak mobil. Gearbox digeser ke netral. Satu roda berputar terlebih dahulu ke satu arah dan kemudian ke arah lain. Prosedur yang sama dilakukan dengan roda kedua.

Dengan diferensial yang berfungsi, roda akan berputar tanpa putaran dan kebisingan. Juga, beberapa kesalahan bisa dieliminasi sendiri. Untuk melakukan ini, kotak roda gigi dilepas, dibongkar dan semua elemennya dicuci dengan bensin (untuk mengidentifikasi titik-titik yang rusak). Selama prosedur ini, Anda dapat menemukan reaksi balik dari satelit dan keausan pada roda gigi.

Elemen yang aus dilepas, dan bagian baru dipasang sebagai gantinya. Pada dasarnya, satelit, bearing, dan seal oli dapat diganti, karena lebih cepat rusak. Satelit disetel dengan memilih roda gigi dengan jarak antar gigi minimal.

Berikut video lain tentang cara menyesuaikan preload bantalan diferensial:

Penyesuaian tegangan bantalan diferensial

Menemukan perbedaan baru

Terlepas dari kenyataan bahwa perbedaan antar roda atau tengah mudah ditemukan di pasar suku cadang mobil, biayanya cukup tinggi (suku cadang baru dapat berharga ratusan hingga ribuan dolar). Karena alasan ini, sebagian besar pengendara jarang menyetujui penggantian mekanisme secara lengkap.

Mekanisme baru atau elemen individualnya dapat ditemukan dengan cara yang sama seperti suku cadang mobil biasa. Cara termudah adalah pergi ke toko dan meminta suku cadang tertentu untuk kendaraan tertentu. Namun, ini berlaku jika kendaraan belum di-upgrade. Jika tidak, suku cadang dipilih berdasarkan kode unit atau model mobil tempat suku cadang tersebut dikeluarkan.

Cara terbaik adalah mencari bagian berdasarkan data mobil, dan bukan berdasarkan kode produk, karena simbol ini hanya dapat ditemukan setelah mekanisme dibongkar. Node ini memiliki banyak modifikasi. Bahkan untuk merek mobil yang sama, perbedaan yang berbeda dapat digunakan.

Mengingat momen ini, sangat sulit untuk menemukan analog yang sempurna dari mobil lain. Sedangkan untuk pembelian differential di pasar sekunder, ini diserahkan pada risiko dan risiko pemilik mobil sendiri, karena tidak ada yang akan membongkar dan memeriksa kondisi suku cadang. Ini meningkatkan risiko membeli mekanisme yang sangat usang.

Kesimpulannya, harus dikatakan bahwa tanpa perbedaan tidak mungkin membuat mobil yang aman dan efisien, meskipun penggemar uang yang melintir di aspal kering akan membantahnya.

Pertanyaan dan Jawaban:

Apa diferensial dalam mobil secara sederhana? Ini adalah elemen mekanis yang dipasang di antara poros poros roda penggerak. Torsi ditransmisikan ke rumah diferensial melalui cardan, dan kemudian diumpankan ke roda melalui roda gigi independen.

Untuk apa diferensial di dalam mobil? Mekanisme ini memberikan transmisi torsi ke roda penggerak, tetapi saat melakukan manuver atau saat mengemudi di atas gundukan, ini memungkinkan roda berputar pada kecepatan yang berbeda.

Di mana perbedaan di dalam mobil? Mekanisme ini dipasang pada poros penggerak di antara poros poros. Pada model XNUMXWD dan plug-in XNUMXWD, dipasang di setiap gandar.

Mobil mana yang memiliki diferensial tengah? Semua mobil memiliki diferensial gandar silang (berdiri di antara poros gandar). Diferensial tengah hanya digunakan pada model mobil penggerak semua roda (dipasang di antara gandar).