[EXPLICAÇÃO] Como é que os diferenciais trabalham?!?!!?

Área de modificações e performance em geral

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[EXPLICAÇÃO] Como é que os diferenciais trabalham?!?!!?

Mensagem por Cokas »

Bem, nesta explicação vamos ver o funcionamento dos diferenciais.

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É neste que o poder do nosso motor faz a ultima paragem antes de atingir as rodas!

O diferencial têm tres funções:
-Direcionar o poder do motor para as rodas
-De actuar como a ultima relação de caixa. reduzindo a velocidade rotacional da transmição uma vez mais antes de atingir as rodas
-Transmitir o poder às rodas, permitindo que estas girem a diferentes velocidades, ponto este, de que deriva o seu nome.

Nesta explicação, vamos aprender o porquê dos carros necessitarem de diferenciais e como funcionam. Veremos várias posições de tracção e também o que é um diferencial auto-blocante.

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Mensagem por Cokas »

Porque precisamos de um diferencial

As rodas do nosso carro giram a diferentes velocidades, especialmente quendo viramos.
No link abaixo, vemos uma animação em que mostra que cada roda faz uma distancia diferente através da curva, e que as rodas de dentro fazem uma distancia menos que as de fora.

Como a velocidade é igual à distancia percorrida sobre o tempo que demorou a percorrer essa distancia, as roadas que fazem uma distancia menor, fazem-no a uma menor velocidade.

Reparem que as rodas da frente fazem uma distancia diferente das rodas de trás.

http://static.howstuffworks.com/flash/d ... rning2.swf

As rodas não "energizadas" no nosso carro; as rodas da frente num RWD, as rodas de trás num FWD; não há problema.
Não existe connecção entre elas, logo giram independentemente.
Mas as rodas energizadas, estão ligadas entre si, logo só há um motor e uma transmição a move-las.
Se o nosso carro não tivesse diferencial, as rodas teriam de estar ligadas directamente uma a outra, forçando-as a girarem à mesma velocidade.

Isto faria com que o nossa carro se torna-se dificilimo de curvar, logo, um pneu teria que "poliçar".

Os pneus modernos e as estradas em alcatrão, fazem com que seja necessaria muita força para fazer um pneu poliçar. Força essa que teria de ser transmitida através de um eixo de uma roda para outra, fazendo com que existisse uma enorme pressão sobre os componetes do eixo.

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Mensagem por Cokas »

O que é um diferencial?

O diferencial é um mecanismo que divide o binario do motor em duas saidas, cada uma delas podendo girar a velocidades diferentes.

Imagem

Imagem

O diferencial é encontrado em todos os veiculos modernos e também em vários AWD. Estes veiculos necessitam de um difrencial entre os seus eixos dianteiro e traseiro e entre cada eixo de rodas motrizes, porque as rodas da frente giram a velocidade diferente das de trás.

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Os veiculos equipados com sistemas em que o 4WD é parcial, não têm o diferencial entre os eixos dianteiro e traseiro, em vez disso estão ligados directamente, logo os dois eixos são obrigados a girar à mesma velocidade. É derivado a isto que estes veiculos são complicados de virar em alcatrão quando o sitema 4WD está ligado.

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Mensagem por Cokas »

A girar a diferentes velocidades

Vamos começar com o mais simples dos diferenciais, chamado diferencial aberto.
Primeiro necessitamos de alguma terminologia. A imagem em baixo dá nomes aos componentes de um diferencial aberto.

Imagem

Quando o carro está a andar em linha recta ambas as rodas motrizes giram à mesma velocidade. O input pinon,ou traduzindo, o pinhão do eixo, está a girar o ring gear , ou anel de velocidade, e nenhuma das outras pinhas do prato estão a girar, logo os dois lados do diferencial estão ligados.

http://static.howstuffworks.com/flash/differential.swf

Nota-se que o pinhão da transmissão é mais pequeno que o do anel, esta é a ultima relação de caixa no nosso carro.
Provavelmente já ouvimos os termos relação final ou final drive ratio.
Isto refere-se à relação que há no diferencial. Se a relação final for de 4.10, logo, o anel tem 4.10 vezes mais dentes que o pinhão da transmissão.


Quando o nosso carro faz uma curva, as rodas giram a velocidades diferentes.

http://static.howstuffworks.com/flash/differential.swf

Na animação vê-se as pinhas do prato a começar a girar quando começa a curvar, permitindo assim que as rodas girem a diferentes velocidades.
As rodas de dentro giram mais devagar que o anel enquanto as de fora giram com mais velocidade!

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Mensagem por Cokas »

Animação de um diferencial aberto em linha recta

http://static.howstuffworks.com/flash/d ... raight.swf

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Mensagem por Cokas »

Animação de um diferencial aberto mas a curvar

http://static.howstuffworks.com/flash/d ... urning.swf

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Mensagem por Cokas »

No gelo...

Um diferencial aberto aplica sempre a mesma quantidade de binario para cada roda.

Existem dois factores que determinam a quantidade de binario que é aplicado às rodas: o equipamentoe a tracção.

Em condições secas, existe tracção suficiente, logo, a quantidade de binario aplicado às rodas é limitado ao motor e à engrenagem.
Em condições menos secas, como conduzir com chuva ou gelo, a quantidade de binario transmitido às rodas será limitado ao valor que não fará as rodas poliçar.
Logo, mesmo que um carro seja capaz de transmitir mais binarios às rodas, elas iram necessitar de tracção para transmiti-lo ao chão. Caso contrario, se lhes der-mos gás a mais, eles simplesmente poliçarão cada vez mais!

Agora, o que acontecerá quando temos uma roda com boa tracção, mas outra com tracção tipo sobre gelo? É este o problema que os diferencias abertos têm...

Lembrem-se que um diferencial aberto amplica sempre a mesma quantidade de binario a ambas as rodas, e que o valor maximo de binario será apenas limitado ao valor que não fará as rodas poliçar.

Não é necessario muito binario para fazer um pneu poliçar em gelo. Logo, se não queremos que esta roda poliçe, a outra roda só está a receber uma pequena quantidade de binario, porque o diferencial transmite sempre a mesma quantidade, logo o nosso carro não está a andar lá muito...

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Mensagem por Cokas »

Fora das estradas...

Em tempos atrás um diferencial aberto podia ser um problema se nós desejamos conduzir off-road. Se tivesse-mos uma pick-up ou um jeep, com diferenciais abertos em ambos os eixos poderiamos ficar presos.

Lembram-se que no post atrás, mensionamos que os diferenciais abertos aplicavam sempre o mesmo binario. Logo se no nosso jeep, ficassemos com uma roda da frente e uma roda de trás no ar elas simplesmente ficariam no ar a girar inssessantemente, não gerando qualquer ajuda ao nosso veiculo...

A solução para estes problemas é chamado auto-blocante ou LSD (limited slip differential). O LSD usa varios mecanismos que permitem umas utilização normal do diferencial, mas com a vantagem de quando uma roda está a poliçar ele irá transmitir mais binario para a roda que não está a poliçar.

Os proximos post iremos falar de diferentes tipos de LSD, incluindo os tipo-embriagem, viscosos, e de Torson...

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Mensagem por Cokas »

Diferencial tipo embraiagem

Estes serão os mais comuns a nivel de diferenciais LSD.

Imagem

Este diferencial tem todos os componetes de um diferencial aberto, mas tem como bonus, um pack de molas e uma serie de embraiagens. Algumas destas embraiagens assemelham-se aos sincronos de uma caixa manual.

Neste caso, as molas, fazem pressão em cada um dos veios de saida contra as embraiagens, que estão conectadas ao prato.
Ambos os lados se movem com o prato quando ambas as rodas se movem à mesma velocidade.
Aqui as embraiagens não são necessarias, só quando uma roda gira mais que outra,como por exemplo numa curva.
As embraiagens combatem este comportamento, querendo sempre que elas girem à mesma velocidade, e quando uma roda quer girar mais que outra, primeiro tem que fazer pressão contra a embraiagem.
A rigidez das molas combinadas com a embraiagem é que determina a quantidade de binario que é transferido para a outra roda.

Volatndo ao exemplo de uma roda em piso bom e outra tipo gelo, este diferencial, mesmo quando a roda que esta no piso de gelo não consegue transmitir binario ao chao, a outra roda consegue.
Neste caso, o binario que será tranmitido à roda que não patina, será igula ao binario que faz com que a outra deixa de patinar.
Podemos assim seguir em frente mas mesmo assim sem o potencial total do nosso carro.
Última edição por Cokas em 03 jan 2005, 11:53, editado 1 vez no total.

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Mensagem por Cokas »

Viscosos

Os LSD viscosos são largamente encontrados nos veiculos AWD. É usado para ligar o eixo traseiro ao dianteiro, por issose um conjunto está a patinar, o binario é transferido para o outro conjunto.

Os vicosos sãodois conjuntos de pratos dentro de um envolcro selado, cheio de um liquido viscoso.
Cada conjunto está ligado a cada um do veios de transmissão.

Em condições normais, ambos os conjuntos e o fluido viscoso giram à mesma velocidade.

Quando um conjunto está a girar mais depressa, por estar por exemplo a patinar, os pratos giram mais depressa do que o fluido e o outro conjunto de pratos.
O fluido, viscoso, ao estar presso entre os pratos, tentar acompanhar a velocidade dos pratos que se movem mais rapido, arrastando consigo os outros pratos que não se movem tão depressa, as rodas que não estão a patinar.

Quando o carro está a curvar, a diferença de velocidades entre as rodas não é tão grande quando um conjunto está a patinar.
Logo, e devido a está diferença ser tão pequena a transferencia de binario é muito reduzida.
NEste caso, está é a desvantagem deste diferencial: não irá actuar devidamente a não ser que um conjunto esteja mesmo a patinar.

http://static.howstuffworks.com/flash/d ... iscous.swf

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Mensagem por Cokas »

Locking e Torsen

O diferencial locking é usado para provas a sério de off-road.
Este diferencial tem as mesma partes de um aberto, mas, tem ajudas electricas, pneumaticas ou hidraulicas para ligar os dois pinhoes de cada roda.

Imagem

O diferencial Torsen, é puramente mecanico, não tem electronica, embraiagens ou liquidos viscosos.

Este trabalha como um diferecnial aberto, quando a quantidade de binario fornecida a cada roda é o mesmo.
Quando uma delas começa a girar mais depressa, a diferença de binario faz com que as engrenagens dentro do diferencial se liguem.
Quando um diferencial Torsen está desenhado para ter uma relação de binario, ou torque bias ratio, de 5.1, significa que é capaz de aplicar 5 vezes mais binario à roda que tem boa tracção, 5 vezes mais do que a diferença que faz com que a outra roda gire mais depresa.

Estes dispositivos são usados em veiculos AWD de alta performance.

O unico problema neste diferencial é se um eixo perde totalmente a tracção. Se o diferencial estiver desenhado para 5.1, 5 vezes 0 é zero, loga não há transferencia de binario!!!!

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Mensagem por Cokas »

E pronto.

Aqui está a explicação de como os diferenciais funcionam.

Espero que venha a ser util aos membros do nosso clube.

Um abraço! ;) :lovebmw

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