Selitän kuinka differentiaali toimii käytännössä. Miksi yksi pyörä luistaa, mutta auto ei liiku?

Tasauspyörästö on yksi laitteista, joita on käytetty lähes moottoroinnin alusta kaikissa henkilöautoissa, ja vain joissakin sähköautoissa sitä ei välttämättä ole. Vaikka olemme tunteneet hänet yli 100 vuotta, ei silti enempää kuin 15-20 prosenttia. ihmiset ymmärtävät sen toiminnan käytännössä. Ja puhun vain ihmisistä, jotka ovat kiinnostuneita autoteollisuudesta.  

Tässä tekstissä en keskity differentiaalin suunnitteluun, koska sillä ei ole käytännön työn ymmärtämisen kannalta merkitystä. Yksinkertaisin ja yleisin kartiohammaspyörillä (kruunuilla ja satelliiteilla) varustettu mekanismi toimii siten, että jakaa aina vääntömomentin, kaikissa liikennetilanteissa tasapuolisesti molemmin puolin. Tämä tarkoittaa, että jos meillä on yksiaksiaalinen käyttö, niin 50 prosenttia hetkestä menee vasemmalle pyörälle ja saman verran oikealle. Jos olet aina ajatellut toisin ja jokin ei sovi yhteen, hyväksy se nyt totuutena. 

Miten differentiaali toimii?

Kulmassa toisella (sisäisellä) pyörällä on lyhyempi matka ja toisella (ulompi) etäisyys pidempi, mikä tarkoittaa, että sisäpyörä pyörii hitaammin ja ulompi pyörä nopeammin. Tämän eron kompensoimiseksi autonvalmistaja käyttää tasauspyörästöä. Mitä tulee nimeen, se erottaa pyörien pyörimisnopeuden, eikä - kuten suurin osa ajattelee - vääntömomenttia.

Kuvittele nyt tilanne, jossa auto kulkee suoraan nopeudella X ja vetopyörät pyörivät 10 rpm. Kun auto ajaa nurkkaan, mutta nopeus (X) ei muutu, tasauspyörästö toimii siten, että toinen pyörä pyörii esimerkiksi 12 rpm:llä ja sitten toinen 8 rpm. Keskiarvo on aina 10. Tämä on juuri mainittu korvaus. Mitä teen, jos toinen pyörä on nostettu tai asetettu erittäin liukkaalle pinnalle, mutta mittari näyttää silti samaa nopeutta ja vain tämä pyörä pyörii? Toinen seisoo paikallaan, joten nostettu tekee 20 rpm.

Kaikkia hetkiä ei kulu pyörän luistoon

Mitä sitten tapahtuu, kun yksi pyörä pyörii suurella nopeudella ja auto seisoo paikallaan? Vääntömomentin 50/50 jakautumisen periaatteen mukaan kaikki on oikein. Hyvin vähän vääntömomenttia, esimerkiksi 50 Nm, siirtyy liukkaalla pinnalla olevaan pyörään. Käynnistykseen tarvitaan esimerkiksi 200 Nm. Valitettavasti tahmeassa maassa oleva pyörä saa myös 50 Nm, joten molemmat pyörät välittävät 100 Nm maahan. Tämä ei riitä, että auto lähtee liikkeelle.

Kun tätä tilannetta tarkastellaan ulkopuolelta, tuntuu, että kaikki vääntömomentti menee pyörivään pyörään, mutta se ei ole. Vain tämä pyörä pyörii - tästä syystä illuusio. Käytännössä jälkimmäinen yrittää myös liikkua, mutta tämä ei näy. 

Yhteenvetona voidaan todeta, että auto tällaisessa tilanteessa ei voi liikkua, ei siksi, että - Internet-klassikkoa lainaten - "koko hetken pyörivällä pyörällä", vaan koska kaikella tällä hetkellä, jonka tämä luistamaton pyörä vastaanottaa, on arvoa. pyörivät pyörät. Tai toinen - molemmissa pyörissä on yksinkertaisesti liian vähän vääntöä, koska ne saavat saman määrän vääntömomenttia.

Sama tapahtuu nelivetoisessa autossa, jossa on myös akselien välinen tasauspyörästö. Käytännössä tällaisen ajoneuvon pysäyttämiseksi riittää yhden pyörän nostaminen. Toistaiseksi mikään ei ole estänyt mitään eroja.

Lisää tietoa hämmentämään sinua 

Mutta vakavasti, ennen kuin ymmärrät yllä olevan, on parempi olla lukematta enempää. Se on totta, kun joku sanoo noin kaikki voima menee pyörään liukkaalla maalla (ei koko aikaa). Miksi? Yksinkertaisesti sanottuna teho on seurausta vääntömomentin kertomisesta pyörän pyörimisellä. Jos yksi pyörä ei pyöri, ts. yksi arvoista on nolla, niin, kuten kertolaskussa, tuloksen on oltava nolla. Näin ollen pyörä, joka ei pyöri, ei itse asiassa saa energiaa, vaan energia menee vain pyörivään pyörään. Mikä ei muuta sitä tosiasiaa, että molemmat pyörät saavat edelleen liian vähän vääntöä auton käynnistämiseen.