Differenziale ad assi incrociati: tipi, dispositivo, principio di funzionamento

2024 Autore: Erin Ralphs | [email protected]. Ultima modifica: 2024-02-19 17:04

Il differenziale ad assi incrociati si riferisce al meccanismo di trasmissione che distribuisce la coppia tra gli alberi di trasmissione. Inoltre, questo meccanismo consente alle ruote di ruotare con diverse velocità angolari. Questo momento è particolarmente evidente in curva. Inoltre, questo design consente di muoversi in modo sicuro e confortevole su una superficie dura e asciutta. In alcuni casi, durante la guida su una pista scivolosa o fuoristrada, il dispositivo in questione può fungere da fermo per un'auto. Considera le caratteristiche della struttura e del funzionamento dei differenziali ad assi incrociati.

Descrizione

Il differenziale è progettato per distribuire la coppia dall'albero cardanico agli assi delle ruote motrici anteriori o posteriori, a seconda del tipo di trasmissione. Di conseguenza, il differenziale ad asse trasversale consente di ruotare ciascuna ruota senza slittare. Questo è lo scopo diretto del meccanismo.

Quando ci si muove in linea retta, quando il carico sulle ruote è uniforme con velocità angolari identiche,l'unità in questione funge da vano di trasferimento. In caso di cambiamento delle condizioni di guida (slittamento, svolta, svolta), l'indicatore di carico cambia. I semiassi tendono a ruotare con diversi parametri di velocità, diventa necessario distribuire la coppia tra di loro in un certo rapporto. In questa fase, il differenziale ad assi incrociati inizia a svolgere la sua funzione principale: garantire la sicurezza delle manovre del veicolo.

Caratteristiche

La disposizione dei dispositivi automobilistici considerati dipende dall'asse motore funzionante:

1. Sulla scatola del cambio (trazione anteriore).
2. Sull'alloggiamento dell'asse posteriore di trazione.
3. Le auto a trazione integrale sono dotate di differenziale interruota sugli scheletri di entrambi gli assi o scatole di trasferimento (trasferiscono il momento di lavoro rispettivamente tra le ruote o gli assi).

Vale la pena notare che il differenziale sulle macchine è apparso non molto tempo fa. Sui primi modelli, gli equipaggi "semoventi" avevano una scarsa manovrabilità. La rotazione delle ruote con un parametro di velocità angolare identico ha comportato lo slittamento di uno degli elementi o la perdita di aderenza al manto stradale. Presto, gli ingegneri hanno sviluppato una modifica migliorata del dispositivo, che consente di livellare la perdita di controllo.

Prerequisiti per la creazione

I differenziali per assi incrociati delle auto sono stati inventati dal designer francese O. Pekker. In un meccanismo progettato per distribuire una rotazionemomento, erano presenti ingranaggi e alberi di lavoro. Servivano a trasformare la coppia dal motore alle ruote motrici. Nonostante tutti i vantaggi, questo design non ha risolto completamente il problema dello slittamento delle ruote in curva. Ciò si è espresso nella perdita di adesione di uno degli elementi rivestiti. Il momento è stato particolarmente pronunciato nelle aree ghiacciate.

Scivolare in tali condizioni ha portato a spiacevoli incidenti, che sono serviti come ulteriore incentivo per sviluppare un dispositivo migliorato che potesse impedire lo slittamento del veicolo. La soluzione tecnica a questo problema è stata sviluppata da F. Porsche, che ha escogitato un design a camme che limita lo slittamento delle ruote. Le prime auto a utilizzare un differenziale ad asse incrociato simulato furono le Volkswagen.

Dispositivo

Il nodo limitatore funziona secondo il principio di un riduttore epicicloidale. Il design standard del meccanismo include i seguenti elementi:

• ingranaggi semiassi;
• satelliti associati;
• corpo funzionante a forma di ciotola;
• ingranaggio principale.

Lo scheletro è rigidamente collegato all'ingranaggio condotto, che riceve la coppia dall'analogo dell'ingranaggio principale. La vasca tramite i satelliti trasforma la rotazione alle ruote motrici. La differenza nelle modalità di velocità dei parametri angolari viene fornita anche con l'aiuto degli ingranaggi di accompagnamento. Allo stesso tempo, il valore del momento di lavoro rimane stabile. Il differenziale ad asse trasversale posteriore è focalizzato sul trasferimento di velocità alle ruote motrici. Trasportoi veicoli a trazione integrale sono dotati di meccanismi alternativi che agiscono sugli assi.

Varietà

Le tipologie di meccanismo indicate sono suddivise in base alle caratteristiche strutturali, ovvero:

• versioni coniche;
• opzioni cilindriche;
• ingranaggi a vite senza fine.

Inoltre, i differenziali sono divisi per il numero di denti degli ingranaggi dei semiassi in versioni simmetriche e asimmetriche. Grazie alla distribuzione ottimale della coppia, le seconde versioni con cilindri sono montate sugli assali dei veicoli a trazione integrale.

Le macchine con asse motore anteriore o posteriore sono dotate di modifiche coniche simmetriche. L'ingranaggio a vite senza fine è universale e può essere aggregato con tutti i tipi di dispositivi. Le unità coniche sono in grado di lavorare in tre configurazioni: diritte, rotative e scorrevoli.

Schema di lavoro

Nel movimento in linea retta, il bloccaggio del differenziale ad imitazione elettronica dell'asse incrociato è caratterizzato da un'equa distribuzione del carico tra le ruote del veicolo. In questo caso, si osserva una velocità angolare identica e i satelliti del corpo non ruotano attorno ai propri assi. Trasformano la coppia sul semiasse utilizzando un ingranaggio statico e l'ingranaggio condotto dell'ingranaggio principale.

In curva, il veicolo subisce forze e carichi di resistenza variabili. I parametri sono distribuiti come segue:

1. La ruota interna con raggio più piccolo ottiene più resistenza rispetto alla controparte esterna. Un indicatore di carico aumentato provoca una diminuzione della velocità di rotazione.
2. La ruota esterna si muove lungo un percorso più ampio. Allo stesso tempo, un aumento della velocità angolare contribuisce a una rotazione regolare della macchina, senza slittamenti.
3. Dati questi fattori, le ruote devono avere velocità angolari diverse. I satelliti dell'elemento interno rallentano la rotazione dei semiassi. Gli stessi, a loro volta, tramite un ingranaggio conico, aumentano l'intensità della controparte esterna. Allo stesso tempo, la coppia dell'ingranaggio principale rimane stabile.

Slittamento e stabilità

Le ruote delle auto possono ricevere diversi parametri di carico, slittando e perdendo trazione. In questo caso, viene applicata una forza eccessiva a un elemento e il secondo funziona "inattivo". A causa di questa differenza, il movimento dell'auto diventa caotico o si ferma del tutto. Per eliminare queste carenze, utilizzare il sistema di stabilità del tasso di cambio o il blocco manuale.

Affinché il momento di torsione dei semiassi si uniformi, l'azione dei satelliti dovrebbe essere interrotta e la rotazione dalla campana al semiasse caricato dovrebbe essere trasformata. Ciò è particolarmente vero per i differenziali MAZ ad assi incrociati e altri veicoli pesanti con trazione integrale. Una caratteristica simile è dovuta al fatto che se si perde aderenza in uno dei quattro punti, la quantità di coppia tenderà a zero,anche se la macchina è dotata di due differenziali interwheel e un interasse.

Autoblocco elettronico

Per evitare i problemi sopra menzionati, il blocco parziale o completo consente. Per questo vengono utilizzati analoghi autobloccanti. Distribuiscono la torsione tenendo conto della differenza sui semiassi e delle condizioni di velocità corrispondenti. Il modo migliore per risolvere il problema è dotare la macchina di un bloccaggio elettronico del differenziale a croce. Il sistema è dotato di sensori che monitorano le prestazioni richieste mentre il veicolo è in movimento. Dopo aver elaborato i dati ricevuti, il processore seleziona la modalità ottimale per correggere il carico e altri effetti su ruote e assi.

Il principio di funzionamento di questo nodo consiste in tre fasi principali:

1. All'inizio dello slittamento della ruota motrice, l'unità di controllo riceve gli impulsi dagli indicatori di velocità di rotazione, dopo averli analizzati, viene presa automaticamente una decisione sul metodo di funzionamento. Successivamente, l'interruttore della valvola si chiude e si apre l'analogo ad alta pressione. La pompa dell'unità ABS crea pressione nel circuito di lavoro del cilindro del freno dell'elemento scorrevole. La ruota motrice che slitta viene frenata aumentando la pressione del liquido dei freni.
2. Nella seconda fase, il sistema di simulazione autobloccante mantiene la forza frenante mantenendo la pressione. Azione della pompa e arresto dello slittamento delle ruote.
3. La terza fase del funzionamento di questo meccanismo include il completamento dello slittamento delle ruotecon simultaneo scarico della pressione. L'interruttore si apre e la valvola di alta pressione si chiude.

Differenziale ad assi incrociati KamAZ

Di seguito è riportato un diagramma di questo meccanismo con una descrizione degli elementi:

1 - Albero principale.

2 - Sigillo.

3 - Carter.

4, 7 - Rondelle di supporto.

5, 17 - Ciotole per valigie.

6 - Satellite.

8 - Indicatore di blocco.

9 - Tappo di riempimento.

10 - Camera pneumatica.

11 - Forcella.

12 - Interrompi squillo.

13 - Frizione ingranaggi.

14 - Frizione di blocco.

15 - Tappo di scarico.

16 - Ingranaggio dell'asse centrale.

18- Croce.

19 - Ingranaggio dell'asse posteriore.

20 - Bullone di fissaggio.

21, 22 - Copertura e cuscinetto.

Sicurezza

Il differenziale ad asse incrociato è progettato per fornire una guida sicura e confortevole su strade di vario tipo. Alcuni degli svantaggi del meccanismo in esame, sopra indicati, si manifestano durante manovre fuoristrada pericolose e aggressive. Pertanto, se la macchina è dotata di un meccanismo di azionamento manuale, deve essere azionata solo in condizioni adeguate. È molto difficile e pericoloso utilizzare auto ad alta velocità senza il meccanismo specificato, specialmente ad alta velocità in autostrada.