Diferencial de eje cruzado: tipos, dispositivo, principio de funcionamiento

2024 Autor: Erin Ralphs | [email protected]. Última modificación: 2024-02-19 14:11

El diferencial de eje cruzado se refiere al mecanismo de transmisión que distribuye el par entre los ejes de transmisión. Además, este mecanismo permite que las ruedas giren con diferentes velocidades angulares. Este momento es especialmente notable en las curvas. Además, este diseño permite moverse con seguridad y comodidad sobre una superficie dura y seca. En algunos casos, al conducir sobre una pista resbaladiza o fuera de la carretera, el dispositivo en cuestión puede jugar como un freno para un automóvil. Considere las características de la estructura y el funcionamiento de los diferenciales de eje transversal.

Descripción

El diferencial está diseñado para distribuir el par desde el eje cardán a los ejes de las ruedas motrices en la parte delantera o trasera, según el tipo de transmisión. Como resultado, el diferencial de eje transversal permite girar cada rueda sin patinar. Este es el propósito directo del mecanismo.

Al moverse en línea recta, cuando la carga sobre las ruedas es uniforme con velocidades angulares idénticas,la unidad en cuestión funciona como un compartimiento de transferencia. En caso de un cambio en las condiciones de conducción (resbalón, giro, giro), el indicador de carga cambia. Los semiejes tienden a girar con diferentes parámetros de velocidad, se hace necesario distribuir el par entre ellos en una determinada proporción. En esta etapa, el diferencial del eje transversal comienza a realizar su función principal: garantizar la seguridad de las maniobras del vehículo.

Características

El diseño de los dispositivos automotrices considerados depende del eje motriz en funcionamiento:

1. En la carcasa de la caja de cambios (tracción delantera).
2. En la carcasa del eje trasero motriz.
3. Los automóviles con tracción total están equipados con un diferencial entre ruedas en los esqueletos de ambos ejes o cajas de transferencia (transmiten el momento de trabajo entre las ruedas o los ejes, respectivamente).

Vale la pena señalar que el diferencial en las máquinas apareció no hace mucho tiempo. En los primeros modelos, las tripulaciones "autopropulsadas" tenían poca maniobrabilidad. Girar las ruedas con un parámetro de velocidad angular idéntico provocó el deslizamiento de uno de los elementos o la pérdida de adherencia a la superficie de la carretera. Pronto, los ingenieros desarrollaron una modificación mejorada del dispositivo, que permite nivelar la pérdida de control.

Requisitos previos para la creación

Los diferenciales de eje transversal de los automóviles fueron inventados por el diseñador francés O. Pekker. En un mecanismo diseñado para distribuir una rotaciónmomento, engranajes y ejes de trabajo estaban presentes. Sirvieron para transformar el par del motor a las ruedas motrices. A pesar de todas las ventajas, este diseño no resolvió por completo el problema del deslizamiento de las ruedas en las curvas. Esto se expresó en la pérdida de adherencia de uno de los elementos revestidos. El momento fue especialmente pronunciado en áreas heladas.

Los resbalones en tales condiciones provocaban accidentes desagradables, lo que sirvió como un incentivo adicional para desarrollar un dispositivo mejorado que pudiera evitar que el vehículo derrape. La solución técnica a este problema fue desarrollada por F. Porsche, quien ideó un diseño de leva que limita el deslizamiento de las ruedas. Los primeros autos en usar un diferencial de eje cruzado simulado fueron los Volkswagen.

Dispositivo

El nodo limitador funciona según el principio de una caja de cambios planetaria. El diseño estándar del mecanismo incluye los siguientes elementos:

• engranajes de semieje;
• satélites asociados;
• cuerpo de trabajo en forma de cuenco;
• equipo principal.

El esqueleto está rígidamente conectado al engranaje impulsado, que recibe el par del análogo del engranaje principal. El cuenco a través de los satélites transforma la rotación a las ruedas motrices. La diferencia en los modos de velocidad de los parámetros angulares también se proporciona con la ayuda de los engranajes que lo acompañan. Al mismo tiempo, el valor del momento de trabajo se mantiene estable. El diferencial del eje transversal trasero se centra en la transferencia de velocidad a las ruedas motrices. Transportelos vehículos con tracción total están equipados con mecanismos alternativos que actúan sobre los ejes.

Variedades

Los tipos de mecanismos indicados se dividen según características estructurales, a saber:

• versiones cónicas;
• opciones cilíndricas;
• engranajes helicoidales.

Además, los diferenciales se dividen por el número de dientes de los engranajes de los semiejes en versiones simétricas y asimétricas. Debido a la distribución óptima del par, las segundas versiones con cilindros se montan en los ejes de los vehículos con tracción total.

Las máquinas con eje motriz delantero o trasero están equipadas con modificaciones cónicas simétricas. El tornillo sin fin es universal y se puede agregar con todo tipo de dispositivos. Las unidades cónicas pueden trabajar en tres configuraciones: recta, rotativa y deslizable.

Esquema de trabajo

En movimiento rectilíneo, el bloqueo diferencial electrónico de eje transversal de imitación se caracteriza por una distribución equitativa de la carga entre las ruedas del vehículo. En este caso, se observa una velocidad angular idéntica y los satélites del cuerpo no giran alrededor de sus propios ejes. Transforman el par sobre el semieje mediante un engranaje estático y el engranaje conducido del engranaje principal.

Al tomar una curva, el vehículo experimenta cargas y fuerzas de resistencia variables. Los parámetros se distribuyen de la siguiente manera:

1. La rueda interior de menor radio recibe más resistencia que la exterior. Un indicador de carga aumentado provoca una disminución en la velocidad de rotación.
2. La rueda exterior se mueve a lo largo de un camino más grande. Al mismo tiempo, un aumento en la velocidad angular contribuye a un giro suave de la máquina, sin patinar.
3. Teniendo en cuenta estos factores, las ruedas deben tener diferentes velocidades angulares. Los satélites del elemento interior ralentizan la rotación de los semiejes. Los mismos, a su vez, a través de un elemento de engranaje cónico, aumentan la intensidad de la contraparte externa. Al mismo tiempo, el par del engranaje principal se mantiene estable.

Deslizamiento y estabilidad

Las ruedas de los automóviles pueden recibir diferentes parámetros de carga, patinar y perder tracción. En este caso, se aplica una fuerza excesiva a un elemento y el segundo funciona "inactivo". Debido a esta diferencia, el movimiento del automóvil se vuelve caótico o se detiene por completo. Para eliminar estas deficiencias, utilice el sistema de estabilidad del tipo de cambio o bloqueo manual.

Para que el momento de torsión de los semiejes se equilibre, se debe detener la acción de los satélites y transformar la rotación desde la cubeta al semieje cargado. Esto es especialmente cierto para los diferenciales de eje cruzado MAZ y otros vehículos pesados con tracción total. Una característica similar se debe al hecho de que si pierde agarre en uno de los cuatro puntos, la cantidad de torque tenderá a cero,incluso si la máquina está equipada con dos diferenciales entre ruedas y uno entre ejes.

Autobloqueo electrónico

Para evitar los problemas mencionados anteriormente, permite el bloqueo parcial o total. Para esto, se utilizan análogos de autobloqueo. Distribuyen la torsión teniendo en cuenta la diferencia en los semiejes y las correspondientes condiciones de velocidad. La mejor manera de resolver el problema es equipar la máquina con un bloqueo de diferencial de eje transversal electrónico. El sistema está equipado con sensores que monitorean el desempeño requerido mientras el vehículo está en movimiento. Después de procesar los datos recibidos, el procesador selecciona el modo óptimo para corregir la carga y otros efectos en las ruedas y los ejes.

El principio de funcionamiento de este nodo consta de tres etapas principales:

1. Al comienzo del deslizamiento de la rueda motriz, la unidad de control recibe pulsos de los indicadores de velocidad de rotación, luego de analizarlos, se toma automáticamente una decisión sobre el método de operación. A continuación, el interruptor de la válvula se cierra y se abre el análogo de alta presión. La bomba de la unidad ABS crea presión en el circuito de trabajo del cilindro de freno del elemento deslizante. La rueda motriz que patina se frena aumentando la presión del líquido de frenos.
2. En la segunda etapa, el sistema de simulación de autobloqueo mantiene la fuerza de frenado manteniendo la presión. Acción de bomba y parada de deslizamiento de rueda.
3. La tercera etapa del funcionamiento de este mecanismo incluye la finalización del deslizamiento de la ruedacon alivio de presión simultáneo. El interruptor se abre y la válvula de alta presión se cierra.

Diferencial de eje cruzado KamAZ

A continuación se muestra un diagrama de este mecanismo con una descripción de los elementos:

1 - Eje principal.

2 - Sello.

3 - Carter.

4, 7 - Arandelas tipo soporte.

5, 17 - Tazones de caja.

6 - Satélite.

8 - Indicador de bloqueo.

9 - Tapón de llenado.

10 - Cámara neumática.

11 - Tenedor.

12 - Detener timbre.

13 - Embrague de engranajes.

14 - Embrague de bloqueo.

15 - Tapón de drenaje.

16 - Engranaje impulsor del eje medio.

18- Cruz.

19 - Engranaje del eje trasero.

20 - Perno de fijación.

21, 22 - Tapa y cojinete.

Seguridad

El diferencial de eje transversal está diseñado para brindar un viaje seguro y cómodo en caminos de diversos propósitos. Algunas de las desventajas del mecanismo en consideración, indicado anteriormente, se manifiestan durante maniobras todoterreno peligrosas y agresivas. Por lo tanto, si la máquina está provista de un mecanismo de anulación manual, solo debe operarse en las condiciones apropiadas. Es muy difícil e inseguro usar automóviles de alta velocidad sin el mecanismo especificado, especialmente a altas velocidades en la carretera.