Vi sai giới hạn: nó hoạt động như thế nào?

2024 Tác giả: Erin Ralphs | [email protected]. Sửa đổi lần cuối: 2024-02-19 19:59

Thuật ngữ "khóa vi sai", hay "vi sai giới hạn" (tự khóa), đã được nhiều người lái xe nghe đến, nhưng chỉ một số ít người biết quy trình này như thế nào trong thực tế. Và nếu các nhà sản xuất ô tô trước đây chủ yếu trang bị một “option” như vậy cho xe SUV, thì giờ đây, nó cũng có thể được tìm thấy trên một chiếc xe thành phố. Ngoài ra, thường những chủ xe không trang bị lốc máy, hiểu được lợi ích mang lại là gì nên tự lắp đặt.

Nhưng trước khi hiểu cách hoạt động của vi sai tự khóa, bạn cần hiểu cách hoạt động của nó mà không cần khóa.

Vi phân là gì

Bộ vi sai (khác biệt) đúng ra có thể được coi là một trong những yếu tố chính của thiết kế hộp số ô tô. Với sự trợ giúp của nó, việc truyền, thay đổi và phân phối mô-men xoắn do động cơ tạo ra giữa một cặp bộ tiêu thụ sẽ diễn ra: các bánh xe nằm trên cùng một trục của máy hoặc giữa các trục của nó. Hơn nữa, cường độ của dòng năng lượng phân bố, nếu cần, có thể khác nhau, có nghĩa là tốc độ quay của các bánh xe là khác nhau.

BCó thể lắp đặt khác biệt truyền động trên ô tô: trong hộp trục sau, hộp số và hộp chuyển số, tùy thuộc vào (các) thiết bị truyền động.

Những điểm khác biệt được lắp trong cầu hoặc hộp số được gọi là bánh xe liên động và nằm giữa các trục của ô tô - tương ứng.

Phân bổ sai khác

Như bạn đã biết, ô tô thực hiện nhiều thao tác khác nhau trong khi lái xe: rẽ, chuyển làn, vượt, v.v. Ngoài ra, mặt đường có thể có các vết lồi lõm, có nghĩa là các bánh xe của ô tô, tùy thuộc vào tình huống, trong một và cùng một lúc có thể bao gồm các khoảng cách khác nhau. Vì vậy, ví dụ khi quay vòng, nếu tốc độ quay của các bánh xe trên trục là như nhau thì chắc chắn một trong số chúng sẽ bắt đầu bị trượt, dẫn đến hiện tượng mòn lốp khi tăng tốc. Nhưng đây không phải là điều tồi tệ nhất. Tệ hơn nhiều, khả năng xử lý của xe bị giảm đi đáng kể.

Để giải quyết những vấn đề đó, họ đã đưa ra một bộ vi sai - một cơ chế sẽ phân phối lại năng lượng đến từ động cơ giữa các trục của ô tô theo giá trị của lực cản lăn: càng thấp thì càng lớn tốc độ bánh xe sẽ bằng, và ngược lại.

Cơ chế vi sai

Ngày nay, có rất nhiều loại khác nhau và thiết bị của chúng khá phức tạp. Tuy nhiên, nguyên lý hoạt động nói chung là giống nhau, vì vậy sẽ dễ hiểu hơn loại đơn giản nhất - vi sai mở, bao gồm các phần tử sau:

1. Bánh răng gắn trên trục.
2. Bánh răng dẫn động (núm vặn), được làm dưới dạng hình nón cụt.
3. Một bánh răng dẫn động được gắn ở cuối trục truyền động, cùng với núm điều chỉnh tạo thành bánh răng chính. Vì bánh răng dẫn động lớn hơn bánh răng truyền động, bánh răng sau sẽ phải thực hiện một số vòng quay quanh trục của nó trước khi bánh răng vòng chỉ thực hiện một vòng. Do đó, chính hai yếu tố này của bộ vi sai sẽ làm giảm lượng năng lượng (tốc độ) truyền đến các bánh xe.
4. Các vệ tinh tạo thành bánh răng hành tinh, đóng vai trò quan trọng trong việc cung cấp sự khác biệt cần thiết về tốc độ quay của các bánh xe.
5. Trường hợp.

Cách hoạt động của vi sai

Trong quá trình chuyển động thẳng của ô tô, trục của ô tô, và do đó là các bánh xe, quay cùng tốc độ với trục truyền động với bánh răng xoắn của nó. Nhưng trong khi quay, tải trọng lên các bánh xe trở nên khác nhau (một trong số chúng cố gắng quay nhanh hơn), và do sự khác biệt này, các vệ tinh được giải phóng. Bây giờ năng lượng của động cơ truyền qua chúng, và vì một cặp vệ tinh là hai bánh răng riêng biệt, độc lập, một tốc độ quay khác nhau được truyền tới các trục của trục. Do đó, công suất do động cơ tạo ra được phân bổ giữa các bánh xe, nhưng không đồng đều, và phụ thuộc vào tải trọng tác động lên chúng: những gì chuyển động dọc theo bán kính bên ngoài chịu ít lực cản lăn hơn, vì vậy chênh lệch truyền nhiều năng lượng hơn cho nó, quaynhanh hơn.

Không có sự khác biệt về cách thức hoạt động của vi sai trung tâm và vi sai bánh xe: nguyên tắc hoạt động là tương tự nhau, chỉ trong trường hợp đầu tiên mô-men xoắn được phân bổ hướng đến trục của xe và trong trường hợp thứ hai - đến bánh xe của nó nằm trên cùng một trục.

Sự cần thiết của sự khác biệt giữa trở nên đặc biệt đáng chú ý khi điều khiển xe trên địa hình gồ ghề, khi trọng lượng của nó đè lên trục thấp hơn trục kia, chẳng hạn khi lên dốc hoặc xuống dốc.

Bài toán vi phân

Mặc dù thực tế là bộ vi sai chắc chắn đóng một vai trò lớn trong thiết kế của ô tô, nhưng hoạt động của nó đôi khi gây ra vấn đề cho người lái. Cụ thể là: khi một trong các bánh xe nằm trên phần đường trơn trượt (bùn, băng hoặc tuyết), thì bánh xe kia, nằm trên mặt đất cứng hơn, bắt đầu chịu tải trọng tăng lên, bộ khuếch đại sẽ cố gắng khắc phục điều này, chuyển hướng năng lượng động cơ đến bánh xe trượt. Do đó, nó chỉ ra rằng nó nhận được chuyển động quay tối đa, trong khi cái kia, có một lực bám chặt vào mặt đất, chỉ đơn giản là đứng yên.

Chính xác là để giải quyết những vấn đề đó mà khóa (vô hiệu hóa) của bộ vi sai đã được phát minh.

Nguyên tắc chặn và các loại của nó

Sau khi hiểu nguyên lý của bộ vi sai, chúng ta có thể kết luận rằng nếu bạn chặn nó, thì mô-men xoắn sẽ tăng lên bánh xe hoặc trục có độ bám tốt nhất. Điều này có thể được thực hiện bằng cách kết nối thân của nó với một trong hai trục trục hoặc bằng cách ngăn vệ tinh quay.

Khốicó thể hoàn chỉnh - khi các bộ phận của bộ vi sai được kết nối chặt chẽ. Nó được thực hiện, như một quy luật, với sự trợ giúp của ly hợp cam và được điều khiển bởi người lái xe thông qua một ổ đĩa đặc biệt từ cabin của ô tô. Hoặc nó có thể là một phần, trong trường hợp này, chỉ có lực giới hạn được truyền đến các bánh xe - đây là cách hoạt động của bộ vi sai tự khóa mà không cần sự can thiệp của con người.

Cách hoạt động của vi sai tự khóa

Bộ vi sai tự khóa về cơ bản là sự dung hòa giữa khối đầy đủ và bộ chênh lệch tự do, đồng thời cho phép bạn giảm độ trượt của các bánh xe ô tô trong trường hợp có sự chênh lệch về hệ số lực kéo giữa chúng. Do đó, khả năng xuyên quốc gia, khả năng xử lý địa hình, cũng như động lực tăng tốc của xe được tăng lên đáng kể, bất kể chất lượng đường như thế nào.

Tự khóa giúp loại bỏ khóa bánh hoàn toàn, giúp bảo vệ trục trục khỏi tải trọng quan trọng có thể xảy ra trên bộ vi sai ngắt cưỡng bức.

Khóa trục sẽ tự động nhả ra nếu tốc độ bánh xe cân bằng khi lái xe trên đường thẳng.

Các kiểu tự tạo khối phổ biến nhất

Khối tự đĩa là một bộ đĩa ma sát (cọ xát) được lắp đặt giữa thân chênh lệch và bánh răng trục.

Không khó để hiểu cách một bộ vi sai hoạt động với một khối như vậy: trong khi xe đang lái trên đường thẳng, thân chênh lệch và cả hai trục quay cùng nhau, ngay khi có sự khác biệt về tốc độ quay (bánh xe va vào khu vực trơn trượt), giữa các đĩa xảy ra ma sát, làm giảm nó. Đó là, bánh xephần còn lại trên nền cứng sẽ tiếp tục quay, thay vì dừng lại, như trong trường hợp vi sai tự do.

Khớp nối nhớt, hay còn gọi là khớp nối nhớt, cũng như khác biệt trước đây, chứa hai gói đĩa, chỉ lần này được đục lỗ, được lắp giữa chúng với một khe hở nhỏ. Một phần của đĩa có ly hợp với thân, phần kia với trục truyền động.

Các đĩa được đặt trong một hộp chứa đầy chất lỏng organosilicon, khi quay đều, không thay đổi. Ngay sau khi có sự khác biệt về tốc độ giữa các gói, chất lỏng bắt đầu đặc lại một cách nhanh chóng và mạnh mẽ. Có lực cản giữa các bề mặt đục lỗ. Do đó, một gói chưa được xoắn quá nhiều sẽ bị chậm lại và tốc độ quay được cân bằng.

Răng (vít, con sâu) tự chặn. Công việc của nó dựa trên khả năng chêm vào của cặp côn và do đó chặn các trục trục khi có sự chênh lệch về mô-men xoắn trên chúng.

Cam tự chặn. Để hiểu cách thức hoạt động của loại vi sai này, chỉ cần hình dung là vi sai hở, trong đó các cặp bánh răng (cam) được lắp thay cho cơ cấu bánh răng hành tinh. Các cam quay (nhảy) khi tốc độ bánh xe gần như giống nhau và bị khóa cứng (bị kẹt) ngay khi một trong số chúng bắt đầu trượt.

Không có sự khác biệt về cách thức hoạt động của khóa vi sai trung tâm và vi sai bánh răng - nguyên lý hoạt động giống nhau, sự khác biệtchỉ ở các điểm cuối: trong trường hợp đầu tiên - hai trục, trong trường hợp thứ hai - hai bánh xe gắn trên cùng một trục.

"Niva" nội địa và sự khác biệt của nó

Niva chiếm một vị trí đặc biệt trong dòng xe VAZ nội địa: không giống như những người "họ hàng" trên dây chuyền lắp ráp, chiếc xe này được trang bị hệ dẫn động 4 bánh toàn thời gian không thể chuyển đổi.

Ba bộ vi sai được lắp trong hộp số của VAZ SUV: bộ vi sai trục bánh xe và bộ vi sai giữa các trục trong trường hợp chuyển số. Mặc dù một con số như vậy, bạn sẽ không phải tìm ra cách hoạt động lại của sự khác biệt trên Niva. Mọi thứ hoàn toàn giống như mô tả ở trên. Tức là trong quá trình chuyển động thẳng của máy, với điều kiện các bánh xe không bị trượt thì lực kéo giữa chúng được phân bố đều và có cùng giá trị. Khi một trong các bánh xe bắt đầu trượt, khi đó tất cả năng lượng từ động cơ, đi qua các lỗ khác, sẽ được chuyển đến bánh xe này.

Khóa vi sai Niva

Trước khi nói về cách hoạt động của khóa vi sai trên Niva, cần lưu ý một điểm, đó là làm rõ mục đích của tay cầm phía trước (nhỏ) của hộp chuyển.

Một số tài xế tin rằng với sự trợ giúp của nó, ổ bánh trước được bật trên xe - điều này không phải như vậy: cả ổ bánh trước và bánh sau của Niva luôn hoạt động và tay cầm này điều khiển việc chuyển trường hợp vi sai. Nghĩa là, trong khi nó được đặt ở vị trí "chuyển tiếp", sự khác biệt hoạt động bình thường và khi"quay lại" - tắt.

Và bây giờ là trực tiếp về khóa: khi tắt vi sai, trục hộp chuyển động được đóng lại bằng ly hợp, do đó cân bằng cưỡng bức tốc độ quay của chúng, tức là tổng tốc độ của các bánh xe cầu trước bằng tổng tốc độ của cầu sau. Sự phân bố của lực đẩy xảy ra theo hướng lớn hơn lực cản. Giả sử bánh sau bị trượt, nếu bạn bật khóa, lực kéo sẽ truyền đến trục trước, các bánh này sẽ kéo căng xe, nhưng nếu bánh trước cũng trượt cùng với bánh sau thì Niva sẽ không tự thoát ra được.

Để ngăn chặn điều này xảy ra, người lái xe lắp các khối tự động trong các cây cầu để giúp kéo một chiếc xe bị mắc kẹt ra ngoài. Cho đến nay, phổ biến nhất trong số các chủ sở hữu Niva là sự khác biệt Nesterov.

Nesterov's self-block

Bí mật về sự phổ biến của nó nằm ở cách thức hoạt động của vi sai Nesterov.

Thiết kế của bộ vi sai không chỉ cho phép điều chỉnh tốc độ góc của các bánh xe ô tô một cách tối ưu khi thực hiện các chuyển động, mà còn trong trường hợp bánh xe bị trượt hoặc treo, thiết bị sẽ cung cấp cho nó một mức năng lượng tối thiểu từ động cơ. Hơn nữa, phản ứng của khối tự đối với sự thay đổi của tình hình giao thông gần như là tức thời. Ngoài ra, bộ vi sai Nesterov cải thiện đáng kể khả năng xử lý của xe ngay cả trên những đoạn đường trơn trượt, tăng độ ổn định hướng, tăng động lực học khi tăng tốc (đặc biệt là trong mùa đông) và giảm tiêu hao nhiên liệu. Và việc cài đặt thiết bị không yêu cầu bất kỳthay đổi trong thiết kế hộp số và được cài đặt theo cách tương tự như sự khác biệt cổ điển.

Bộ vi sai không chỉ được ứng dụng trong công nghệ ô tô, mà nó còn rất hữu ích trên motoblock, tạo thuận lợi đáng kể cho cuộc sống của chủ nhân.

Khác biệt cho motoblock

Motoblock - bộ phận này khá nặng, để xoay một cách đơn giản, cần rất nhiều nỗ lực, và với tốc độ quay góc không được điều chỉnh của các bánh xe, điều này càng trở nên khó khăn hơn. Do đó, chủ sở hữu của những chiếc máy này, nếu những khác biệt ban đầu không được cung cấp bởi thiết kế, hãy mua và tự lắp đặt chúng.

Bộ vi sai cho máy kéo đi sau hoạt động như thế nào? Trên thực tế, nó chỉ giúp xe quay đầu dễ dàng, dừng một trong các bánh xe.

Chức năng khác của nó, không liên quan đến việc phân phối lại quyền lực, là tăng chiều dài cơ sở. Thiết kế của bộ vi sai được sử dụng như một bộ phận kéo dài trục, giúp máy kéo đi sau cơ động hơn và có khả năng chống lật xe, đặc biệt là khi vào cua.

Nói một cách dễ hiểu, vi sai là một thứ rất hữu ích và không thể thay thế, và khả năng chặn của nó làm tăng đáng kể khả năng xuyên quốc gia của chiếc xe.