En av de viktigaste delarna i förberedelsen av en racerbil är att korrekt välja den typ av differential som passar dina behov bäst. Om du redan har grundläggande kunskaper om bilmekanik, kanske du redan är bekant med vad differentialer är och hur de fungerar - kraften kommer från motorn, går genom transmissionen, sedan differentialen som ska delas mellan drivhjulen. Det är en bra början. Men känner du till alla olika typer av differentialer som finns och fördelarna och nackdelarna med var och en?
Det finns flera typer av differentialer och alla har inte samma inverkan på en bils beteende. Låt oss ta en Nissan 240SX byggd för drifting. Det idealiska differentialvalet skulle vara något i stil med ett Kaaz 2.0-sätt , en differential som inte lämpar sig för dagligt bruk. Men eftersom bilen är byggd med spåranvändning i åtanke, blir en differential som denna en nödvändighet.
Men varför en sådan uppoffring? Hur fungerar en differential? Vilka är skillnaderna? Och hur kan du välja lämplig differential för att passa dina behov? Här är några av frågorna som vi ska försöka besvara i den här artikeln.
Differentialer av öppen typ är de vanligaste som används på massmarknadsfordon. Om du inte har någon aning om vilken typ av differential ditt fordon är utrustat med, här är ett snabbt test för att ta reda på det:lyft bilen så att drivhjulen inte nuddar marken och rotera ett av drivhjulen för hand. Om det motsatta hjulet svänger i motsatt riktning är din bil utrustad med en öppen differential. Om riktningen är densamma för båda hjulen har du en differential med begränsad glidning (differentialer av Torsentyp är ett undantag).
Öppna differentialer används för att tillåta drivhjulen att rotera med olika hastighet från varandra. När fordonet rör sig i en rak linje är rotationshastigheten densamma för båda hjulen. Men i början av en sväng måste det yttre hjulet svänga snabbare än det inre hjulet. Principen är ganska enkel:om man beräknar en cirkels omkrets enligt följande:(radie X 2) X π, kommer radien på det inre hjulet oundvikligen att vara mindre än det yttre hjulets.
Nu, om drivhjulen är direkt anslutna, kommer rotationshastigheten att vara densamma för båda, hela tiden. I en kurvtagningssituation skulle det yttre hjulet inte kunna rotera med högre hastighet än det inre. I praktiken skulle detta leda till svårigheter att initiera riktningsändringen och en tendens att understyra.
En differential av öppen typ är därför installerad för att möjliggöra en annan rotationshastighet för hjulen på samma axel. För att uppnå detta använder en differential spidergears. Dessa kugghjul är anslutna direkt till det utvändiga huset som roterar med ringkugghjulet. I en rak linje följer spindelhjulen husets rörelse, men förblir orörliga på sin vertikala rotationsaxel, vilket gör att hjulen roterar med samma hastighet. I en kurva vrider sig spindelhjulen på en vertikal axel runt sidokugghjulen, vilket gör att det yttre hjulet kan rotera oberoende av det inre hjulet.
En öppen differential kommer alltid att försöka balansera vridmomentet mellan det vänstra hjulet och det högra hjulet. Det bästa sättet att föreställa sig denna princip är att tänka på vad som händer när man kör på en snöig väg. När bara ett däck är på trottoaren medan det andra hjulet kör på en snöig yta, kommer en av sidoväxlarna att stöta på mycket motstånd på sidan av hjulet på asfalten och nästan inget motstånd från det andra hjulet. differential kommer att försöka balansera ut det och allt vridmoment kommer att skickas till den sida som har minst dragkraft. Kort sagt, hjulet som glider på snö kommer att börja rotera mycket snabbt och det andra kommer att förbli nästan stilla. Om lite eller inget vridmoment behövs för att rotera däcket på en hal yta, kommer nästan inget vridmoment att överföras till andra sidan.
För alla problem finns det en lösning och detsamma gäller för problemen med att ha en differential av öppen typ. Lösningen här kallas en differential med begränsad glidning. Även om det finns flera olika typer av LSD, har alla samma mål:att tilldela mer vridmoment till hjulet som har bättre grepp.
Differentialer av viskös typ används huvudsakligen för att hantera skillnaden i dragkraft mellan de främre och bakre axlarna på fyrhjulsdrivna fordon. På denna typ av bil är differentialen sammansatt av två axlar, en ingående axel och en utgående axel, istället för tre. Den ingående axeln är gjord av en serie propellerformade plattor, medan den utgående axeln är utformad som en cylindrisk låda som omger den ingående axelns plattor med en serie perforerade plattor. Båda typerna av plattor är endast kopplade med hjälp av en silikonbaserad viskös vätska som har egenskapen att tjockna när den utsätts för värme.
När båda axlarna har samma dragkraft, roterar de två axlarna tillsammans med vätskan. Om en av de två axlarna tappar dragkraft och svänger snabbare än den andra skapar det friktion. Detta ökar temperaturen och därmed vätskans viskositet, vilket sedan låser ihop plattorna och på så sätt överför en del av vridmomentet till den axel som har mest dragkraft.
På denna typ av LSD är sidoväxlarna, kugghjulet samt kugghjulen placerade bakom två tryckringar. Denna egenskap är dock specifik för Kaaz LSD-modeller. Bakom var och en av ringarna finns en serie kopplingsplattor. Hälften av plattorna är anslutna till buren och den andra halvan, till vänster och höger axlar.
När gaspedalen trycks ned roterar differentialburen på den horisontella axeln. När det händer sjunker kugghjulet mellan de två tryckringarna, trycker dem utåt och krossar de olika kopplingsplattorna mot varandra. Plattorna kommer att låsa ihop, vilket gör att drivaxlarna kan rotera med samma hastighet som buren och på så sätt delar vridmomentet jämnt mellan de två sidorna.
Det är viktigt att notera att detta är en princip som är specifik för KaazLSD-enheter, ett stort namn på LSD-marknaden. Majoriteten av traditionella differentialer av kopplingstyp använder ett fjäderpaket mellan sidoväxlarna. När kugghjulen rör sig, applicerar fjädern ett tryck som pressar sidoväxlarna mot lamellerna för att låsa dem istället för att sända ett jämnt vridmoment mellan de två hjulen.
Det är viktigt att notera att differentialer av kopplingstyp är indelade i tre underkategorier:1-vägs, 2-vägs och 1,5-vägs. En kopplings-LSD kategoriseras sedan efter deras förmåga att låsa – och att skicka kraft till båda hjulen – under acceleration eller retardation. Konkret fungerar en envägsenhet bara under acceleration. Med en 2-vägs aktiveras systemet under acceleration och retardation. Slutligen innebär en 1,5-vägs LSD att differentialen låser endast delvis vid inbromsning men helt under accelerationer. På en Kaazunit bestäms denna egenskap enligt utformningen av kugghjulet och det tryck det utövar på ringarna.
Användningen av en 2-vägs differential avråds starkt om du använder ditt fordon dagligen. Den används främst i dragracing och drifting . Genom att låsa båda bakhjulen vid inbromsning är det lättare att få bilen att glida. För de flesta bilägare är ett 1,5-vägssystem en bra kompromiss, speciellt om du vill använda din bil dagligen.
En differential av Torsentyp är en helt mekanisk applikation. Dess förmåga att begränsa däckslirning kommer från dess par av spiralformade hjul och växlar. I en normal kurvtagningssituation, när ingen slirning inträffar, fungerar Torsens differential som om det vore en standard differential av öppen typ.
När ett av hjulen, till exempel det högra, tappar sin dragkraft på grund av vägens skick det körs på, är det här paren av spiralformade hjul och kugghjul kommer in i bilden. Med en öppen differential skulle inget vridmoment riktas till vänster sida. I fallet med en Torsen-differential skulle vridmomentet omdirigeras tack vare det högra spiralhjulet som skulle överföra sin energi till sina kugghjulspar, vilket resulterar i att de vänstra synkroniseringsväxlarna överför vridmomentet till det vänstra hjulet.
Som förklarats ovan har detta effekten att låsa höger sida till vänster och skicka en del av vridmomentet till hjulet med mest dragkraft. Mängden vridmoment som överförs beror på utformningen av växlarna eftersom det direkt bestämmer förhållandet mellan delat vridmoment. Till exempel kommer en Torsen-differential med ett förhållande på 5:1 att tilldela 5 gånger mer kraft till hjulet med bäst dragkraft.
Torsen-differentialer har fördelen av att fungera smidigt. Det är en verkligt effektiv mekanism med bara en ökända nackdel. Eftersom det är baserat på ett multiplikatorförhållande för att överföra vridmomentet på andra sidan, överför det inget vridmoment alls om ett av hjulen lämnar marken. Multiplicera en faktor med 0, kommer resultatet alltid att förbli 0. Enkelt är det. Ett annat stort problem är dess pris. Ofta prissatt över 1 000 USD, det är inte riktigt ett budgetvänligt alternativ.
En differential med begränsad glidning ger verkliga fördelar för din bils prestanda. Exemplen är många bland biltillverkarna. Till exempel, efter att ha erbjudit sin Sentra SE-R Spec V utan en LSD, insåg Nissan snart att med en 2,5-liters som producerade 180 lb-ft vridmoment, var en LSD mer än nödvändigt för att effektivt överföra motorns kraft till framhjulen. Faktum är att SE-R senare erbjöds med en LSD av Torsen-typ. Utan en ordentlig LSD kan en FWD-bil inte pressas till dess gränser. När det kommer till att hitta en slirdifferential som passar dina behov är det alltid bättre att välja efter vilken användning du vill göra av din bil och din budget. Å andra sidan är en sak säker:utan en LSD blir till och med den mest kraftfulla bilen i världen lika värdelös som en bil utan däck.
