Aspecte Privind Organizarea Tracțiunii Integrale

ASPECTE PRIVIND ORGANIZAREA TRACŢIUNII INTEGRALE

CU DISPOZITIVE FĂRĂ BLOCARE SAU CU BLOCARE PARŢIALĂ

1. Introducere

Pornind de la avantajele tracţiunii integrale firmele constructoare de automobile au dezvoltat o serie de soluţii de realizare a tracţiunii 4x4 prin realizarea tracţiunii integrale cu dispozitive cu blocare, cu blocare parţială sau fără blocare, fiecare prezentând, funcţie de soluţia adoptată inconveniente legate de fluxurile parazite de putere sau limitarea tracţiunii la nivelul forţei de tracțiune dezvoltate la puntea sau roata cu cea mai mică aderenţă.

Obţinerea performanţelor maxime presupune valorificarea integrală a limitelor oferite de aderenţă în toate condiţiile, pentru toate roţile motoare, respectiv asigurarea unei tracţiuni integrale la limita aderenţei prin control momentului la roata de propulsie

2. Tracţiunea integrală cu dispozitive fără blocare sau cu blocare parţială

In cazul tracţiunii integrale cu dispozitive fără blocare în situaţiile cinematice de deplasare care impun viteze tangenţiale diferite la roţile motoare are loc modificarea vitezelor unghiulare de rotaţie ale roţilor. Pentru a permite antrenarea punţilor motoare cu viteze unghiulare diferite în construcţia distribuitorului se introduc mecanisme diferenţiale de tip planetar.

În cazul diferenţialelor momentul de frecare interior acţionează în sens opus tendinţei de modificare a vitezelor unghiulare. Dacă Mi (cu i=1,2), este momentul transmis unei punţi când Δω = 0 şi Mfi este momentul de frecare corespunzător funcţionării diferenţialului, (Δω 0 cu ω1=ω+Δω), momentul transmis punţii va fi Mi-Mfi, iar când ω1=ω-Δω, momentul transmis punţii va fi Mi+Mfi. Raportul supraunitar dintre cele două momente când Δω 0 se numeşte coeficient de blocare al diferenţialului.

λ= (1)

După acest parametru, care defineşte şi principiul de funcţionare, diferenţialele pot fi simple (fără blocare) când λ=1,15 1,2, autoblocabile (cu blocare parţială) când λ=2,5 6 şi blocabile (cu blocare totală).

In cinematica diferenţialului față de cele patru stări de funcţionare şi anume, viteze unghiulare egale; viteze unghiulare diferite; viteze unghiulare egale dar cu sens contrar; o viteză unghiulară nulă şi alta dublă față de valoarea de intrare în diferenţial, diferenţialul îşi justifică prezenţa în transmisie pentru realizarea primelor două stări de funcţionare. Cea de-a treia stare cinematică, când vitezele unghiulare sunt egale dar de sensuri opuse nu se poate manifesta la diferenţialele interaxiale. Starea a patra se întâlneşte în practică atunci când roţile uneia din punţi se află pe o porţiune de cale cu aderenţă scăzută, iar roţile celeilalte punţi rulează pe o cale cu aderenţă suficientă. În acest caz, la o anumită valoare a forţei la roată rotile punţii cu aderenţă devin imobile iar cele ale punţii cu aderenţă insuficientă patinează. Ca urmare automobilul îşi pierde capacitatea de autopropulsare.

Pentru ca un diferenţial de puterea de frecare Pf=Mf , unde Mf este momentul forţelor de frecare şi diferenţă dintre vitezele unghiulare de antrenare a punţilor, să-şi îndeplinească rolul cinematic, trebuie ca puterea parazită să fie mai mare decât Pf. La diferenţialele cu frecare interioară mare (cu blocare parţială), în cazul deplasării pe căi bune când fluxul posibil al puterii parazite este mare, se realizează totdeauna condiţii de funcţionare cinematică a diferenţialului.

La deplasarea pe căi de rezistenţă mare şi cu aderenţă scăzută când fluxul puterii parazite este mic aceste diferenţiale nu vor funcţiona, transmisia comportându-se ca în cazul analizat anterior cu legătura rigidă (cu blocare). Se evită astfel situaţia patinării totale a uneia din punţi şi a blocării roţilor celeilalte punţi.

Pentru automobilele 4x4 cu repartiţie egală a greutăţii pe punţi se utilizează diferenţiale simetrice asemănătoare diferenţialelor punţii motoare. Când însă greutatea este repartizată inegal pe punţi se utilizează diferenţiale.

Dacă r2 şi r3 sunt razele de rostogolire ale roţilor planetare, momentele M1 şi M2 transmise arborilor pentru antrenarea punţii din faţă (PMF) şi respectiv punţii din spate (PMS), din condiţia de echilibru dinamic a sateliţilor, se repartizează astfel: = =K. Dacă se alege constructiv raportul dintre razele roţilor planetare (K=caracteristica diferenţialului) egal cu cel al reacţiunilor normale la punţile motoare, distribuitorul cu diferenţial interaxial va realiza împărţirea momentului motor în părţi proporţionale cu greutăţile aderente ale punţilor, asigurând posibilitatea valorificării maxime a aderenţei. Cum raportul dintre reacțiunile normale variază în funcţie de încărcătura transportată, caracteristicile drumului şi regimul de mişcare, prin utilizarea de diferenţiale interaxiale nu se poate asigura valorificarea integrală a posibilităţilor oferite de aderenţă.

Utilizarea în cadrul transmisiei autovehiculelor 4x4 a diferenţialelor interaxiale simple oferă avantajul eliminării circulaţiei puterii parazite în sistemul transmisiei, dar conduce - în acelaşi timp -şi la reducerea calităţilor de tracţiune ale autovehiculelor în cazul deplasării pe drumuri grele, aceste calităţi fiind condiţionate de forţa de tracţiune dezvoltată la puntea motoare cu aderenţă redusă. Acest dezavantaj poate fi limitat, sau chiar eliminat, prin utilizarea diferenţialelor cu blocare parţială.

Întrucât diferenţialul autoblocabil interaxial înrăutăţeşte într-o oarecare măsură manevrabilitatea autovehiculului este necesar ca, atunci când arborele planetar care antrenează puntea din faţă are o turaţie mai mare decât cel care antrenează puntea din spate (deplasare în viraj), coeficientul de blocare să ia valori minime, iar când turaţia arborelului punţii din faţă (puntea din spate patinează), coeficientul de blocare să ia valori mari.

Rezultă că este raţional ca pentru autovehiculele 4x4 cu repartizare egală a sarcinii pe punţi să se utilizeze un diferenţial interaxial simetric din punct de vedere cinematic şi cu proprietăţi de blocare asimetrice, iar pentru autovehiculele 4x4 cu repartizare integrală a sarcinii pe punţi să se utilizeze un diferenţial asimetric cinematic şt cu proprietăţi de blocare asimetrice.

Deplasarea automobilelor pe căi alunecoase depinde de capacitatea diferenţialului de a transmite roţilor şi în astfel de situaţii fluxuri de putere pentru autopropulsare. Mărimea fizică prin care se apreciază diferenţialele din acest punct de vedere este frecarea internă.

Pentru aprecierea frecării se utilizează "indicele frecării", notat "S" şi defint de relaţia: