Il differenziale per l'autoveicolo - approfondimenti
- Autore discussione AVC-Staff
- Data d'inizio
butto lì un tentativo di risposta
diciamo che il ripartitore è a basso rendimento mentre gli altri 2 differenziali sono liberi
la maggior coppia al posteriore io la interpreterei come un "utilizzo" maggiore dei pneumatici posteriori, quindi come una deriva del posteriore che è maggiore rispetto al caso di ripartitore libero (e contrariamente una deriva minore all'anteriore), quindi il risultato sarebbe un minore sottosterzo
spero, nel mio intervento mensile, di non aver scritto una minkiata che attenta alle coronarie del nostro mentore
diciamo che il ripartitore è a basso rendimento mentre gli altri 2 differenziali sono liberi
la maggior coppia al posteriore io la interpreterei come un "utilizzo" maggiore dei pneumatici posteriori, quindi come una deriva del posteriore che è maggiore rispetto al caso di ripartitore libero (e contrariamente una deriva minore all'anteriore), quindi il risultato sarebbe un minore sottosterzo
spero, nel mio intervento mensile, di non aver scritto una minkiata che attenta alle coronarie del nostro mentore
Emh, dico la mia su quest'ultimo punto....
Il ripartitore di coppia fornisce gia' di suo una coppia maggiore all'asse posteriore; credo che la maggior coppia risultante da una traiettoria piu' stretta dell'asse posteriore rispetto all'anteriore (differenza tra l'altro minima se confrontata con la differenza tra ruota destra e ruota sinistra) sia una piccola parte rispetto alla ripartizione data dal diverso rapporto.
Detto in altre parole: non credo valga nemmeno la pena di mettersi a fare un ripartitore di coppia a basso rendimento interno.
Inoltre, per come stiamo affrontando il discorso qui (guardando solo la parte cinematica), non credo che la maggior coppia sull'asse posteriore influenzi il comportamento della macchina.
Il ripartitore di coppia fornisce gia' di suo una coppia maggiore all'asse posteriore; credo che la maggior coppia risultante da una traiettoria piu' stretta dell'asse posteriore rispetto all'anteriore (differenza tra l'altro minima se confrontata con la differenza tra ruota destra e ruota sinistra) sia una piccola parte rispetto alla ripartizione data dal diverso rapporto.
Detto in altre parole: non credo valga nemmeno la pena di mettersi a fare un ripartitore di coppia a basso rendimento interno.
Inoltre, per come stiamo affrontando il discorso qui (guardando solo la parte cinematica), non credo che la maggior coppia sull'asse posteriore influenzi il comportamento della macchina.
thranduil":3nfie3z1 ha detto:
ocio a NON fare confusione.
voi state ragionando in termini PURAMENTE cinematici
invece, come abbiamo visto nell'altra discussione, la macchina si muove in condizioni DINAMICHE (i pneumatici hanno uno scorrimento, etc. più avanti, se avrete pazienza, lo verdremo)
come abbiamo già detto nell'altra discussione, le condizioni cinematiche vanno bene solo a bassissima velocità (praticamente quasi 0). a velocità più elevate, intervien la deriva, lo scorrimento del pneus e tutto il resto....
ok?
comunque, un ripartitore di coppia centrale viene dimensionato ESATTAMENET come abbiamo visto nel caso di differenziale "ideale" e "aperto", con la sua bella ripartizione di coppia....poi, in funzione delle condizioni di marcia, ripartirà più o meno coppia (in proprorzione a quello che abbiamo visto nel caso di diff. a basso rend. interno)
Allora, tanto per completare la discussione sui differenziali a basso rendimento interno.
Nei casi generali, ossia se il rapporto di trasmissione τ è diverso da -1 (caso del differenziale che collega i due semiassi), come per esempio, se dobbiamo trattare dei ripartitori di coppia, la formula è la seguente:
C1 = [1/(1- τβ)] C e C2 = - [τβ /(1- τβ)] C
Dove C1 sarà la coppia che arriva all’albero (all’asse motore) più lento, che, quindi, riceverà la coppia maggiore.
Per esempio, se ho una ripartizione 60% davanti e 40% dietro, C1 sarà la coppia 8il 60% del totale fornito dal motore) che arriva all’anteriore….
E C2 la coppia che arriva al posteriore (40%), che girerà più forte.
Nei casi generali, ossia se il rapporto di trasmissione τ è diverso da -1 (caso del differenziale che collega i due semiassi), come per esempio, se dobbiamo trattare dei ripartitori di coppia, la formula è la seguente:
C1 = [1/(1- τβ)] C e C2 = - [τβ /(1- τβ)] C
Dove C1 sarà la coppia che arriva all’albero (all’asse motore) più lento, che, quindi, riceverà la coppia maggiore.
Per esempio, se ho una ripartizione 60% davanti e 40% dietro, C1 sarà la coppia 8il 60% del totale fornito dal motore) che arriva all’anteriore….
E C2 la coppia che arriva al posteriore (40%), che girerà più forte.
bigno72":5foff53l ha detto:
Tutti i ripartitori meccanici tradizionali sono a basso rendimento....
tutto chiaro anche per me..
purtroppo scrivo poco in discussione, non riesco per via del lavoro.. ma seguo con attenzione :OK)
purtroppo scrivo poco in discussione, non riesco per via del lavoro.. ma seguo con attenzione :OK)
Allora, vediamo di parlare dei diff autobloccanti. E di farlo in modo semplice e, spero, chiaro; senza troppe formule o complicazioni.
Fin qui abbiamo visto i differenziali liberi e quelli a basso rendimento interno. Diciamo che i differenziali liberi (cioè con rendimento = 1) sono differenziali “ideali”. Nella realtà, i differenziali “aperti” che equipaggiano la gran parte delle auto sono, in realtà, dei diff a basso rendimento interno (con valori di rendimento all’incirca di 0,9 / 0,95). Quindi, vedete bene che la differenza, la ripartizione, di coppia sui due assali, in questo caso, è abbastanza ridotta. Chiaro che se, invece, il rendimento fosse di 0,5…..
Comunque, sia i diff a rendimento unitario sia quelli a rendimento <1 non consentono, per esempio, di partire su fondi ad aderenza differenziata.
Per ovviare ANCHE a tale inconveniente, si sono introdotti i differenziali autobloccanti.
Adesso, col termine autobloccante vengono designati un certo numero di differenziali di un certo tipo. Per esempio, autobloccanti a frizioni (a lamelle, tipo ZF), torsen, ranger, etc. A dire il vero, ci sono altri tipi di differenziali (precaricati, cioè che hanno un precarico fisso; autoSbloccanti, viscosi, etc), che noi non vediamo (perché, alla fine, le formule –gira gira- sono sempre quelle, e poi sono utilizzati per scopi simili…).
In ogni caso, la cosa importante da dire è che i diff autobloccanti consentono di avere ai planetari, cioè ai semiassi di ogni ruota, 2 valori di coppie assolute differenti (tra loro) ENTRO un certo limite del valore della differenza di tali coppie. Insomma, le due ruote (dx e sx) possono avere coppie DIFFERENTI (entro un certo limite).
Questo risultato lo si ottiene con una particolare costruzione del differenziale: nel caso del diff autobloccante del tipo “ad attrito” (come può essere quello a lamelle ZF), lo schema è quello che vi allego qui sotto
Fin qui abbiamo visto i differenziali liberi e quelli a basso rendimento interno. Diciamo che i differenziali liberi (cioè con rendimento = 1) sono differenziali “ideali”. Nella realtà, i differenziali “aperti” che equipaggiano la gran parte delle auto sono, in realtà, dei diff a basso rendimento interno (con valori di rendimento all’incirca di 0,9 / 0,95). Quindi, vedete bene che la differenza, la ripartizione, di coppia sui due assali, in questo caso, è abbastanza ridotta. Chiaro che se, invece, il rendimento fosse di 0,5…..
Comunque, sia i diff a rendimento unitario sia quelli a rendimento <1 non consentono, per esempio, di partire su fondi ad aderenza differenziata.
Per ovviare ANCHE a tale inconveniente, si sono introdotti i differenziali autobloccanti.
Adesso, col termine autobloccante vengono designati un certo numero di differenziali di un certo tipo. Per esempio, autobloccanti a frizioni (a lamelle, tipo ZF), torsen, ranger, etc. A dire il vero, ci sono altri tipi di differenziali (precaricati, cioè che hanno un precarico fisso; autoSbloccanti, viscosi, etc), che noi non vediamo (perché, alla fine, le formule –gira gira- sono sempre quelle, e poi sono utilizzati per scopi simili…).
In ogni caso, la cosa importante da dire è che i diff autobloccanti consentono di avere ai planetari, cioè ai semiassi di ogni ruota, 2 valori di coppie assolute differenti (tra loro) ENTRO un certo limite del valore della differenza di tali coppie. Insomma, le due ruote (dx e sx) possono avere coppie DIFFERENTI (entro un certo limite).
Questo risultato lo si ottiene con una particolare costruzione del differenziale: nel caso del diff autobloccante del tipo “ad attrito” (come può essere quello a lamelle ZF), lo schema è quello che vi allego qui sotto
Allegati
Come vedete nella figura, in alcuni casi il freno ad attrito rappresentato dalle due “frizioni” nere disegnate al centro, agisce DIRETTAMENTE tra i due planetari (collegati ai semiassi)
Adesso, ai fini della trattazione teorica, noi vediamo i diff. ad attrito che rientrano nel primo caso, quello del disegno, per intenderci. Ma i risultati sono validi anche per i diff. autobloccanti degli altri tipi.
Allora, si parte
Allora, si parte
Cominciamo a distinguere tra:
1- funzionamento del diff. autobloccante come ASSALE RIGIDO
2- funzionamento del diff. autobloccante quando esiste SCORRIMENTO sul differenziale.
Nel caso 1, è come se il differenziale NON esistesse. Come se ci fosse un “tubo” rigido che collega le due ruote. Come l’asse di un Kart. Ossia la velocità angolare della ruota 1 e della ruota 2 è IDENTICA. Sono in curva e le 2 ruote (interna ed esterna) sono UGUALI. Quindi, ω1 = ω2.
1- funzionamento del diff. autobloccante come ASSALE RIGIDO
2- funzionamento del diff. autobloccante quando esiste SCORRIMENTO sul differenziale.
Nel caso 1, è come se il differenziale NON esistesse. Come se ci fosse un “tubo” rigido che collega le due ruote. Come l’asse di un Kart. Ossia la velocità angolare della ruota 1 e della ruota 2 è IDENTICA. Sono in curva e le 2 ruote (interna ed esterna) sono UGUALI. Quindi, ω1 = ω2.
Cominciamo con questo (primo) caso: differenziale BLOCCATO
Se scompongo il differenziale, le forze (coppie) che agiscono su ogni semiasse (planetario) sono:
Ca = la coppia di attrito
Cc = la coppia che il planetario riceve dal satellite
C1 o C2 = la coppia che agisce sulla ruota (sul semiasse) 1 o 2
Se scompongo il differenziale, le forze (coppie) che agiscono su ogni semiasse (planetario) sono:
Ca = la coppia di attrito
Cc = la coppia che il planetario riceve dal satellite
C1 o C2 = la coppia che agisce sulla ruota (sul semiasse) 1 o 2
Allegati
Se scrivo le equazioni di equilibrio, supponendo che
(C – C1 – C2) / Iyy = dω/dt
dove Iyy è il momento polare d’inerzia del complessivo differenziale che ruota, tutto compatto, attorno ai semiassi (che stanno sull’asse y-y) e ω è la velocità angolare del porta treno, e i satelliti abbiano accelerazione angolare nulla intorno ai propri assi di rotazione, quindi che le forze che ricevono i due planetari siano uguali, posso scomporre
i due semiassi e ottenere
per la ruota 1
Cc – C1 – Ca = I dω/dt
e per la ruota 2
Cc – C2 + Ca = I dω/dt
(C – C1 – C2) / Iyy = dω/dt
dove Iyy è il momento polare d’inerzia del complessivo differenziale che ruota, tutto compatto, attorno ai semiassi (che stanno sull’asse y-y) e ω è la velocità angolare del porta treno, e i satelliti abbiano accelerazione angolare nulla intorno ai propri assi di rotazione, quindi che le forze che ricevono i due planetari siano uguali, posso scomporre
i due semiassi e ottenere
per la ruota 1
Cc – C1 – Ca = I dω/dt
e per la ruota 2
Cc – C2 + Ca = I dω/dt
Allegati
Quindi, sottraendo da entrambi i membri (ruota 1 – ruota 2; o viceversa)
C2 – C1 = 2 Ca ossia
DELTA C = 2 Ca
Ora, se Cs è il MASSIMO VALORE di Ca al LIMITE dello slittamento, il MASSIMO valore di DELTA C consentito tra i semiassi (tra i planetari) a differenziale BLOCCATO
sarà
DELTA Cmax = 2 Cs = Cb
Cb è la COPPIA DI BLOCCAGGIO del differenziale
Per i differenziali autobloccanti, l’ EFFETTO BLOCCANTE, che si indica con Eb, cioè la PERCENTUALE DI BLOCCAGGIO (quello che qualcuno di voi, tempo fa, indicava con TORQUE BIAS RATIO, TBR), è definita come
Eb = (C1 – C2) / (C1 + C2) = (C1 – C2) / C = DELTA C / C = 2 Cs / C = Cb / C
Misurato in % (Eb %)
Dove C è la coppia motrice, quella che arriva dal motore
Quindi
C1 / C2 = (1 + Eb) / (1 – Eb)
Questo fornisce il massimo valore del rapporto tra le coppie ai semiassi consentito a differenziale BLOCCATO, cioè quando lavora da ASSALE RIGIDO
Quindi, se consideriamo un diff autobloccante al 25%, il massimo rapporto di coppie che posso trasmettere tra le due ruote, in condizioni di diff bloccato, NON sarà 0,25 (ossia un quarto) ma 1,67!!!
Insomma, se sulla ruota destra (poniamo) ho 10 Nm, sulla sinistra ne avrò quasi 17 (quasi il 70% in più!!!!)
C2 – C1 = 2 Ca ossia
DELTA C = 2 Ca
Ora, se Cs è il MASSIMO VALORE di Ca al LIMITE dello slittamento, il MASSIMO valore di DELTA C consentito tra i semiassi (tra i planetari) a differenziale BLOCCATO
sarà
DELTA Cmax = 2 Cs = Cb
Cb è la COPPIA DI BLOCCAGGIO del differenziale
Per i differenziali autobloccanti, l’ EFFETTO BLOCCANTE, che si indica con Eb, cioè la PERCENTUALE DI BLOCCAGGIO (quello che qualcuno di voi, tempo fa, indicava con TORQUE BIAS RATIO, TBR), è definita come
Eb = (C1 – C2) / (C1 + C2) = (C1 – C2) / C = DELTA C / C = 2 Cs / C = Cb / C
Misurato in % (Eb %)
Dove C è la coppia motrice, quella che arriva dal motore
Quindi
C1 / C2 = (1 + Eb) / (1 – Eb)
Questo fornisce il massimo valore del rapporto tra le coppie ai semiassi consentito a differenziale BLOCCATO, cioè quando lavora da ASSALE RIGIDO
Quindi, se consideriamo un diff autobloccante al 25%, il massimo rapporto di coppie che posso trasmettere tra le due ruote, in condizioni di diff bloccato, NON sarà 0,25 (ossia un quarto) ma 1,67!!!
Insomma, se sulla ruota destra (poniamo) ho 10 Nm, sulla sinistra ne avrò quasi 17 (quasi il 70% in più!!!!)
DELTA C è la coppia tra i 2 semiassi
e
DELTA Cmax è il massimo valore di coppia che posso trasmettere attraverso il freno che c'è tra i semiassi. fate finta che ci sia una specie di frizione tra i due planetari (semiassi): al limite dello slittamento di questa frizione posso trasmettere DELTA Cmax.
supponete di muovere una delle due ruote in un senso e di applicare all'altra ruota una resistenza. DELTA Cmax è il massimo valore di coppia che devo applicare per far "slittare" le due ruote....(non so come dirlo)
e
DELTA Cmax è il massimo valore di coppia che posso trasmettere attraverso il freno che c'è tra i semiassi. fate finta che ci sia una specie di frizione tra i due planetari (semiassi): al limite dello slittamento di questa frizione posso trasmettere DELTA Cmax.
supponete di muovere una delle due ruote in un senso e di applicare all'altra ruota una resistenza. DELTA Cmax è il massimo valore di coppia che devo applicare per far "slittare" le due ruote....(non so come dirlo)