مقایسه دیفرانسیل لغزش محدود

چند هفته پیش در مورد دیفرانسیل لغزش محدود نوع کلاچ سنتی (LSD) و نحوه کار آنها پست گذاشتم. می‌توانید در این مورد در پست قبلی بخوانید: چگونه تفاوت‌های لغزش محدود شما را سریع‌تر در مسیر قرار می‌دهند. اما همانطور که ممکن است بدانید یا از خواندن مقاله یاد گرفته اید، آنها بدون نقص نیستند، به این معنی که مهندسان همیشه در تلاش هستند تا این محدودیت ها را برطرف کنند.

شاید تعجب نکنید اگر بشنوید که چیزی مانند فراری 488 GTB از دیفرانسیل سنتی لغزش محدود استفاده نمی کند، اما به سوپراسپرت ها محدود نمی شود. خودروهایی مانند گلف GTI، سیویک تایپ R، موستانگ‌های مختلف، کوروت‌ها و خودروهای BMW M، و حتی لکسوس RC F و GS F، همگی از دیفرانسیل لغزش محدود سنتی به نفع یکی از این فناوری‌ها اجتناب می‌کنند. برای ساده نگه داشتن همه چیز، روی وسایل نقلیه دو چرخ متحرک تمرکز می کنم. اکثریت قریب به اتفاق (عظیم) اصول در مورد وسایل نقلیه چهار چرخ متحرک اعمال می شود، اما برخی از تفاوت های ظریف وجود دارد که در پست آینده در مورد آنها صحبت خواهم کرد.

تفاوت لغزش محدود نوع دنده

نمای انفجاری دیفرانسیل Torsen T2 – JTEKT ©

این نام کمی گمراه‌کننده است زیرا اکثریت قریب به اتفاق دیفرانسیل‌ها از دنده استفاده می‌کنند (بله، برخی از دیفرانسیل‌ها این کار را نمی‌کنند. اطلاعات بیشتر در مورد آن در پست آینده در AWD/4WD diffs). اما دیفرانسیل لغزش محدود نوع دنده به دیفرانسیلی اطلاق می شود که از مکانیزم چرخ دنده برای ایجاد قفل به جای کلاچ یا مایعات چسبناک استفاده می کند، همانطور که در مقاله قبل بحث شد. اگر تا به حال نام Torsen یا Quaife diffs را شنیده اید، این همان کاری است که آنها انجام می دهند. آنها احتمالاً دو تولید کننده محبوب این نوع دیفرانسیل ها هستند، اما سایرین نیز وجود دارند.

من خیلی به نحوه عملکرد داخلی آنها نمی پردازم (منتظر پست بعدی در مورد آن باشید!) اما آنچه که در عوض روی آن تمرکز خواهم کرد این است که چگونه آنها در مقایسه با ال اس دی های سنتی بر خودرو تأثیر متفاوتی می گذارند. تفاوت اصلی در نحوه قفل کردن آنهاست. به جای استفاده از مجموعه ای از بسته های کلاچ برای قفل یا قفل کردن جزئی دیفرانسیل، به عنوان مثال، از اتصال استفاده می کنند. بیشتر این دیفرانسیل ها از چرخ دنده های مارپیچ استفاده می کنند که – ذاتی طراحی آنها – مقداری از گشتاور را به عنوان نیروی رانش انتقال می دهند که چرخ دنده ها را به سمت بیرون هل می دهد. با این کار، دنده ها به تدریج به محفظه دیفرانسیل و به یکدیگر متصل می شوند و اساساً دیفرانسیل را قفل می کنند.

از آنجایی که نیروی تولید شده با نیروی (گشتاور) منتقل شده توسط چرخ دنده ها متناسب است، استال متناسب با توان ورودی است (یعنی چقدر نیروی وارد می کنید). به همین دلیل است که آنها را Torsen (Tor به معنی گشتاور و Sen برای حس کردن) می نامند زیرا آنها گشتاور را “احساس” می کنند و در پاسخ منجمد می شوند. اگر قدرت ندارید، اساساً دیفرانسیل باز است، زیرا هیچ نیرویی برای بستن دنده ها و قفل کردن دیفرانسیل وجود ندارد. همانطور که برق را می چرخانید، به تدریج و به آرامی قفل می شود.

Quaife ATB (Automatic Torque Biasing) برای LSD – Quaife ©

مزیت این کار این است که از آنجایی که دیفرانسیل در برابر قدرت بازتر است، به طور کلی می توانید با نسبت های بایاس گشتاور بالاتر نسبت به ال اس دی های بدون گیربکس کنار بیایید بدون اینکه عوارض جانبی قفل بالاتر (مقاومت در برابر چرخش و کم فرمانی همانطور که در پست قبلی مورد بحث قرار گرفت) مشاهده کنید. همانطور که در پست قبلی توضیح داده شد، TBR بالاتر عملکرد کشش بهتری را ارائه می دهد.

علاوه بر این، متناسب بودن قفل با توان ورودی به این معنی است که با ارسال نیروی بیشتر، دیفرانسیل بدون نیاز به لغزش، قفل می‌شود. ال‌اس‌دی‌های بدون چرخ دنده‌ها برای کارکردن به صورت مورد نظر نیاز به لغزش دارند. اگر بدون لغزش چرخ داخلی بپیچید، دیفرانسیل LSD سنتی منتظر لغزش است. همین امر در مورد رانندگی در شرایط کم کشش مانند برف یا یخ صدق می کند.

تنها پس از اینکه یک چرخ شروع به لیز خوردن کرد، یک LSD سنتی شروع به انجام کاری می کند که شما می خواهید. این همچنین دلیل پتانسیل «دم ماهی» است که در مورد ال‌اس‌دی‌های سنتی (و فقدان سیستم‌های کنترل پایداری مدرن) بحث شده است، زیرا به لغزش واکنش نشان می‌دهد و می‌تواند نیرو را بین دو طرف به عقب و جلو منتقل کند.

موستانگ شلبی GT350R در پارک موتور اسپورت آتلانتیک – گراهام مک نیل ©

با دیفرانسیل دنده، هر دو چرخ قبل از لیز خوردن محدود می شوند. هر چه نیروی بیشتری وارد کنید، قفل دیفرانسیل (پیشرو) بیشتر می شود و از لغزش بیش از حد جلوگیری می شود زیرا هر دو چرخ تا حدی قفل می شوند. و از آنجایی که TBR های بالاتر بخشنده تر هستند، خودروها می توانند قدرت را بهتر کاهش دهند، سریعتر از پیچ ها شتاب بگیرند و به طور کلی عملکرد بهتری در پیست داشته باشند. نمونه‌هایی از خودروهایی که از این نوع دیفرانسیل استفاده می‌کنند عبارتند از Civic Type R، تویوتا 86/Subaru BRZ، موستانگ‌های مختلف (Boss 302، Perf. Pack، Shelby GT350/GT350R و Shelby GT500 آینده)، Focus RS (جلو دیفرانسیل، و جدیدترین نسخه‌های AudiRX و مدل‌های جدید مدل‌های WTRX) مدل ها

قفل دیفرانسیل مبتنی بر ترمز

خودرویی که از عملکرد حد لغزش مبتنی بر ترمز استفاده می‌کند، از دیفرانسیل باز استفاده می‌کند، همانطور که در اولین پست تفاوت چرا دیفرانسیل باز در مسیر کار نمی‌کند توضیح داده شد. اما خودرو با ترمز کردن تک تک چرخ ها سعی در رفع نواقص دارد. اگر به داخل نیرو بغلتید و یک چرخ را بچرخانید، کامپیوتر ماشین متوجه این موضوع می شود و سرعت چرخش را کاهش می دهد.

در رانندگی با عملکرد بالا، این دو کاستی دیفرانسیل باز را برطرف می کند: از دست دادن چسبندگی به دلیل چرخش چرخ و چسبندگی ناکافی بر روی لاستیک بارگذاری شده. همانطور که مشخص کردیم، یک دیفرانسیل باز گشتاور مساوی را به هر دو چرخ منتقل می کند. هنگامی که از یک خم خارج می شوید، انتقال وزن کافی وجود دارد که باری را روی چرخ بیرونی قرار می دهد و به آن چسبندگی بیشتری می دهد. می تواند قدرت بیشتری را انتقال دهد. برای توزیع گشتاور در جایی که می خواهید (به طور ناهموار؛ گشتاور بیشتر به چرخ بارگذاری شده بیرونی می رود)، ترمز روی چرخ داخلی اعمال می شود. این باعث کاهش سرعت چرخ می شود که چسبندگی چندانی ندارد و بیش از حد می چرخد ​​زیرا قدرتی که می فرستید بیشتر از چنگال موجود است.

نسل سوم Ford Focus ST در ASCC autocross – Kevin Doubleday ©

به عبارت دیگر، خودرو به طور مصنوعی با کشش کم، کشش در چرخ ایجاد می کند. دیفرانسیل همچنان گشتاور مساوی را به هر دو چرخ منتقل می کند، اما ترمزها ظرفیت نگهداری گشتاور چرخ داخلی و در نتیجه دیفرانسیل را به عنوان یک کل افزایش می دهد و به دیفرانسیل اجازه می دهد تا به طور کلی گشتاور بیشتری را منتقل کند. به این فکر کنید که ترمزها به جای اینکه لاستیک جاده را گرفته باشد، چرخ و لاستیک را گرفته است. نیمی از این گشتاور به چرخ بیرونی می رود که در آن می توان از همه آن استفاده کرد. نکته منفی این است که با چرخاندن چرخ کم کشش به سمت ترمز، مقداری نیرو هدر می رود. مشکل دوم این است که اگر بخواهید با کشش کم، چرخ را به سمت ترمز برانید، ترمز ممکن است بیش از حد گرم شود و زود فرسوده شود.

شما می شنوید که بسیاری از صاحبان و بازبینان از اثربخشی یا عدم وجود آن شکایت دارند. مشکل برنامه است نه تکنولوژی. در فوکوس ST یا گلف GTI (نه PP) شما ترمزهای سخاوتمندانه، کانال های خنک کننده ترمز، ظرفیت (حرارتی) سیستم ترمز و غیره ندارید. در واقع، یک راه اندازی بهینه مبتنی بر ترمز می تواند بسیار خوب عمل کند. برای مثال مک لارن از آنها استفاده می کند. شما نمی شنوید که بسیاری از مردم از عملکرد خود شکایت کنند.

مک لارن 720S – گراهام مک نیل ©

در پست آینده با جزئیات بیشتری توضیح خواهم داد که چرا معمولاً (در اتومبیل های معمولی) خیلی خوب کار نمی کنند. اما حتی برای خودروهای ساده، مزیت این است که فناوری فوق‌العاده انعطاف‌پذیر است، زیرا جدا شدن کامل و استقلال بین دو چرخ را در مواقعی که نیازی به قفل نیست، و نسبت تعصب دائماً متغیر و قابل تنظیم را در صورت لزوم فراهم می‌کند. شما کاستی های ال اس دی های مکانیکی و تمام مزایای محدود کردن لغزش و هدایت قدرت را ندارید که بتوان از آن استفاده کرد. اگر بتوانید گرما و استفاده بیش از حد از ترمزها را پشت سر بگذارید، پس این فناوری بسیار توانمندی است. نمونه هایی از خودروهایی که از این فناوری استفاده می کنند عبارتند از فوکوس یا فیستا ST، گلف GTI (نه PP)، سوبارو WRX، جیپ و البته مک لارن…

ال اس دی های الکترونیکی (eLSD)

eLSD اغلب برای اشاره به دیفرانسیل های لغزش محدود الکترونیکی استفاده می شود. آنها سعی می کنند مزایای همه موارد فوق را بدون معایب ترکیب کنند (چه مفهومی!). این در اصل یک دیفرانسیل لغزش محدود از نوع کلاچ است که در پست قبلی مورد بحث قرار گرفت. فقط در اینجا بسته های کلاچ به صورت الکترونیکی کنترل و روشن می شوند. شما فقط اگر بخواهید قفل می شوید. این بیشتر کاستی ها را برطرف می کند.

دیفرانسیل لغزش محدود الکترونیکی Eaton UltraPosi – Eaton ©

مقاومت یکسانی در برابر تمایز سرعت ندارد مگر اینکه فعال شود، بنابراین می تواند قفل بالاتری بدون معایب داشته باشد (زیر فرمان). این به صورت الکترونیکی کنترل می شود تا بر اساس محاسبات بلادرنگ و ورودی سنسورهای مختلف، در صورت نیاز به صورت انتخابی قفل و باز شود. لازم نیست نگران داغ شدن بیش از حد ترمزها باشید. با شرایط جاده مانند LSD سنتی گیج نمی شود.

همچنین می‌تواند پیش از وقوع لغزش قفل شود تا بر اساس پیش‌بینی خودرو که نیاز به قفل شدن دارد، مانند غلتیدن با قدرت در کشش کم یا خروج از گوشه، از لغزش جلوگیری کند. برای مثال، هنگام خروج از یک گوشه آهسته و باریک، می تواند قفل با اختلاف زیاد را به شما بدهد، و قفل کم یا بدون ورود به یک گوشه را به شما بدهد، و کم فرمانی را که با نسبت قفل/تعصب بالا دریافت می کنید، کاهش دهد.

BMW M4 2016 در پارک موتور اسپورت آتلانتیک – گراهام مک نیل ©

به طور خلاصه، عملکرد کشش بالاتر را ارائه می دهد و در عین حال بسیاری از معایب عملکرد کشش بالاتر را از بین می برد، زیرا فقط در صورت لزوم به طور انتخابی قفل می شود. تنها نقطه ضعف واقعاً پیچیدگی ناشی از کنترل‌ها و محرک‌های الکترونیکی است که به این معنی است که قطعات بیشتری می‌توانند شکسته شوند. نمونه هایی از خودروهایی که از این فناوری استفاده می کنند عبارتند از Mk7 Golf GTI PP، Camaro SS 1LE، Corvette Z06/ZR1، Porsche GT3 و GT2 RS، فراری 488 GTB و BMW M.

دیفرانسیل بردار گشتاور

دیفرانسیل بردار گشتاور بسیار شبیه به eLSD است. تفاوت اصلی این است که eLSD فقط گشتاور را از کندتر به سریعتر منتقل می کند. یک eLSD در واقع یک LSD معمولی است، مثلاً یک نوع کلاچ، که در آن کلاچ‌ها و در نتیجه میزان قفل شدن، به‌جای فعال شدن غیرفعال و مکانیکی بر اساس اختلاف سرعت بین دو چرخ در یک محور، به‌صورت الکترونیکی کنترل می‌شوند. این بدان معنی است که آنها می توانند تعیین کنند که چه زمانی و چقدر قفل شوند، اما پس از آن همان اصول اعمال می شود و گشتاور از چرخ چرخان سریعتر به چرخ کندتر منتقل می شود. از طرف دیگر، اختلاف بردار گشتاور می تواند گشتاور را در هر دو جهت مستقل از اختلاف سرعت انتقال دهد.

دیفرانسیل بردار گشتاور لکسوس (TVD) – Lexus ©

مزیت آن کنترل بهتر (از خودرو) و محدوده کنترل بزرگتر است که به خودرو امکان می دهد در مواقع بیشتر و در موقعیت های بیشتری اصلاح و/یا بهبود یابد. علاوه بر این، یک دیفرانسیل بردار گشتاور، گشتاور را با قفل کردن منتقل نمی کند. در عوض، بیشتر از محرک‌ها (کلاچ‌ها و/یا موتورها) و دنده‌های سیاره‌ای استفاده می‌کنند تا هر چرخ را به‌طور جداگانه به حرکت درآورند. بهترین راه برای ساده کردن آنها این است که آنها را به عنوان دو گیربکس کوچک در هر نیم محور / چرخ در نظر بگیرید. تغییر دنده در هر گیربکس میزان گشتاور ارسالی به هر چرخ را تغییر می دهد و به طور مستقل میزان گشتاور (و در نتیجه قدرت) هر چرخ را کنترل می کند.

این به چه معناست؟ این بدان معناست که شما هیچ مقاومتی در برابر تمایز سرعت (یعنی کم فرمانی) ندارید، اما می توانید به اندازه دلخواه گشتاور را به هر دو چرخ منتقل کنید (تا 100٪ گشتاور ارسالی به دیفرانسیل). مضرات قفل کردن (کم فرمان) حذف شده است، یک مزیت بزرگ برای شروع. سپس بهترین سوگیری گشتاوری را که می توانید بدست آورید (اگر برای 100٪ پیش بارگذاری طراحی شده باشد، بی نهایت است)، به شما این امکان را می دهد که از آخرین ذره کشش موجود استفاده کنید، و در نهایت می توانید کنترل گشتاور چرخ را به صورت جداگانه برای کمک به حرکت خودرو داشته باشید.

Lexus RC F – Lexus ©

به عنوان مثال، اگر انتهای عقب شروع به سر خوردن کرد، می‌توانید یک گشتاور بردار برای وارد کردن آن به داخل بفرستید. این همان اثر یک سیستم کنترل پایداری را دارد که ترمزهای جداگانه را روی یک چرخ یا چند چرخ اعمال می‌کند تا خودرو را به حالت اولیه بازگرداند، اما ترمز به معنای کاهش سرعت است. بردار گشتاور این کار را انجام نمی دهد. همچنین می‌توانید گشتاور را به چرخ بیرونی انتقال دهید تا در صورت کم‌فرمان شدن خودرو، به چرخاندن خودرو کمک کند.

از نظر فنی سیستم زیبایی است. دامنه تنظیمات بسیار زیاد است. فرصت‌های زیادی برای بهبود نگهداری جاده‌ها وجود دارد. می تواند تفاوت زیادی در نحوه رانندگی خودرو ایجاد کند. تنها اشکالات آن پیچیدگی، وزن و احساس کمتر “مکانیکی” است. نمونه هایی از خودروهایی که از این نوع دیفرانسیل استفاده می کنند عبارتند از لکسوس RC F، لکسوس GS F، میتسوبیشی اووس اواخر (دیفرانسیل عقب) و برخی از مدل های آئودی S و RS (دیفرانسیل عقب).

کدام بهترین است؟

خب، سیستم‌های مبتنی بر ترمز بسیار انعطاف‌پذیر و ساده هستند، اما به دلیل مشکل گرما و اتلاف انرژی، تنها در صورتی می‌توانم یکی از این‌ها و دیفرانسیل باز را انتخاب کنم. در غیر این صورت، ترجیح من ال‌اس‌دی‌های دنده‌ای است، اگرچه به اندازه ال‌اس‌دی‌های کنترل‌شده الکترونیکی توانایی ندارند.

موستانگ باس 302 2012 من در پارک اتومبیل رانی آتلانتیک – جن ارل ©

تنها عیب آنها این است که اگر چرخ را به طور کامل از روی زمین بلند کنید، کار نمی کنند، اما برخی از آنها فنرهای پیش بارگذاری برای غلبه بر این نقص دارند، که به ندرت برای شروع مشکل ایجاد می کند. در غیر این صورت ال اس دی های دنده ای به نظر من بهترین عملکرد را بدون مراجعه به سیستم کنترل شده الکترونیکی ارائه می دهند. آنها در مقایسه با یک نوع کلاچ با قفل شدن مشابه، کمتر فرمان می‌دهند. آنها همچنین نیازی به تعویض کوپلینگ ندارند، بنابراین نسبت به انواع کوپلینگ به تعمیر و نگهداری کمتری نیز نیاز دارند. در مقایسه با ال‌اس‌دی‌هایی که به صورت الکترونیکی کنترل می‌شوند، احساس طبیعی‌تری دارند، نگهداری آسان‌تر و ارزان‌تر هستند. آنها از شما بیشتر می خواهند، از ماشین کمتر انتظار دارید.

اما همین را می توان در مورد لاستیک های بهتر، دمپرهای بهتر، شاسی سفت تر و غیره گفت که می تواند سطح مهارت را جبران کند، بنابراین می بینم که مردم در هر دو طرف با هم بحث می کنند. تصور می‌کنم کسی که به‌درستی فناوری بردار گشتاور را یاد می‌گیرد و حفظ می‌کند، آن را طبیعی تلقی می‌کند و آن را یک خط پایه در نظر می‌گیرد. هر چیز دیگری یک سازش است. در مورد من اینطور نبود. من تا چند سال پیش ماشین‌هایی را با فناوری بردار گشتاور رانندگی نکرده‌ام، بنابراین آنها همیشه مانند یک انحراف از هنجار به نظر می‌رسند – فناوری جالبی که ماشین را به نفع شما دستکاری می‌کند، نه ماهیت.

با این حال، در یک خودروی AWD مبتنی بر FWD یا FWD، من مطلقاً و بدون تردید تسلیم می‌شوم و از Torque Vectoring یا eLSD استفاده می‌کنم. در یک ضربان قلب. طرح پیشرانه بسیار سخت علیه شما کار می کند تا از انجام کاری که شما می خواهید توسط خودرو جلوگیری کند. فناوری تمام تلاش خود را می کند تا محدودیت ها را محدود کند. روشی که من آن را می بینم: این تقریباً جرم مبتنی بودن بر اساس محرک چرخ جلو، طرح موتور عرضی، در مقابل بهبود در موتور جلوی طولی، چیدمان RWD کتاب درسی را خنثی می کند.

Rams Eye The Track Guy را در فیس بوک و اینستاگرام دنبال کنید!