ฉันจะอธิบายวิธีการทำงานของดิฟเฟอเรนเชียลในทางปฏิบัติ ทำไมล้อหนึ่งลื่นและรถไม่เคลื่อนที่?

ดิฟเฟอเรนเชียลเป็นหนึ่งในอุปกรณ์ที่ใช้เกือบตั้งแต่เริ่มใช้เครื่องยนต์ในรถยนต์นั่งส่วนบุคคลทุกคัน และมีเพียงรถยนต์ไฟฟ้าบางรุ่นเท่านั้นที่อาจไม่มี แม้ว่าเราจะรู้จักเขามากว่า 100 ปี แต่ก็ยังไม่เกิน 15-20 เปอร์เซ็นต์ ผู้คนเข้าใจการดำเนินงานของมันในทางปฏิบัติ และฉันกำลังพูดถึงเฉพาะผู้ที่สนใจในอุตสาหกรรมยานยนต์เท่านั้น  

ในบทความนี้ ฉันจะไม่เน้นที่การออกแบบส่วนต่าง เพราะไม่สำคัญว่าจะเข้าใจงานจริงหรือไม่ กลไกที่ง่ายและธรรมดาที่สุดที่มีเฟืองดอกจอก (เม็ดมะยมและดาวเทียม) ทำงานในลักษณะที่ กระจายแรงบิดเสมอ, ในทุกสถานการณ์การจราจร เท่ากันทั้งสองข้าง. ซึ่งหมายความว่าถ้าเรามีไดรฟ์แกนเดียวแล้ว 50 เปอร์เซ็นต์ของโมเมนต์ไปที่วงล้อซ้ายและจำนวนเท่ากันทางขวา. หากคุณเคยคิดต่างไปจากเดิมแต่มีบางอย่างไม่เข้ากัน ให้ยอมรับมันเป็นความจริงในตอนนี้ 

ดิฟเฟอเรนเชียลทำงานอย่างไร?

ในการเลี้ยว ล้อด้านหนึ่ง (ด้านใน) มีระยะทางสั้นกว่า และอีกด้าน (ด้านนอก) มีระยะทางยาวกว่า ซึ่งหมายความว่าล้อด้านในจะหมุนช้าลงและล้อด้านนอกจะหมุนเร็วขึ้น เพื่อชดเชยส่วนต่างนี้ ผู้ผลิตรถยนต์จึงใช้ส่วนต่าง สำหรับชื่อนั้นแยกแยะความเร็วในการหมุนของล้อไม่ใช่แรงบิดตามที่คนส่วนใหญ่คิด

ลองนึกภาพสถานการณ์ที่รถวิ่งตรงด้วยความเร็ว X และล้อขับเคลื่อนหมุนที่ 10 รอบต่อนาที เมื่อรถเข้าโค้งแต่ความเร็ว (X) ไม่เปลี่ยนแปลง เฟืองท้ายจะทำงานเพื่อให้ล้อหนึ่งหมุน ตัวอย่างเช่น ที่ 12 รอบต่อนาที และอีกล้อหนึ่งหมุนที่ 8 รอบต่อนาที ค่าเฉลี่ยคือ 10 เสมอ นี่คือค่าตอบแทนที่กล่าวไป จะทำอย่างไรถ้าล้ออันใดอันหนึ่งถูกยกขึ้นหรือวางบนพื้นผิวที่ลื่นมาก แต่มิเตอร์ยังคงแสดงความเร็วเท่าเดิมและมีเพียงล้อนี้เท่านั้นที่หมุน อันที่สองหยุดนิ่ง ดังนั้นอันที่ยกขึ้นจะทำ 20 รอบต่อนาที

ไม่ได้ใช้เวลาทั้งหมดในการลื่นไถล

จะเกิดอะไรขึ้นเมื่อล้อหนึ่งหมุนด้วยความเร็วสูงและรถหยุดนิ่ง? ตามหลักการของการกระจายแรงบิด 50/50 ทุกอย่างถูกต้อง แรงบิดที่น้อยมาก กล่าวคือ 50 นิวตันเมตร ถูกส่งไปยังล้อบนพื้นผิวที่ลื่น ในการเริ่มต้นคุณต้องใช้เช่น 200 Nm น่าเสียดายที่ล้อบนพื้นเหนียวยังได้รับ 50 Nm ดังนั้นล้อทั้งสองส่ง 100 Nm ไปที่พื้น ไม่เพียงพอที่รถจะเริ่มเคลื่อนที่

เมื่อดูจากสถานการณ์ภายนอกแล้ว รู้สึกเหมือนแรงบิดทั้งหมดไปที่ล้อหมุน แต่ไม่ใช่ มีเพียงวงล้อนี้เท่านั้นที่หมุน - จึงเป็นมายา ในทางปฏิบัติ ฝ่ายหลังก็พยายามขยับเช่นกัน แต่สิ่งนี้ไม่ปรากฏให้เห็น 

สรุปได้ว่ารถไม่สามารถเคลื่อนที่ได้ในสถานการณ์เช่นนี้ไม่ใช่เพราะ - เพื่ออ้างอิงอินเทอร์เน็ตคลาสสิก - "ทุกช่วงเวลาที่ล้อหมุน" แต่เป็นเพราะทุกช่วงเวลาที่ล้อกันลื่นนี้ได้รับมีค่า ล้อหมุน หรืออีกประการหนึ่ง - ทั้งสองล้อมีแรงบิดน้อยเกินไปเนื่องจากได้รับแรงบิดเท่ากัน

สิ่งเดียวกันนี้เกิดขึ้นในรถขับเคลื่อนสี่ล้อ ซึ่งมีความแตกต่างระหว่างเพลาด้วย ในทางปฏิบัติ การยกล้อเดียวเพื่อหยุดรถดังกล่าวก็เพียงพอแล้ว จนถึงตอนนี้ ยังไม่มีสิ่งใดที่ปิดกั้นความแตกต่างใดๆ ได้

ข้อมูลเพิ่มเติมที่จะทำให้คุณสับสน 

แต่อย่างจริงจัง จนกว่าคุณจะเข้าใจข้างต้น จะดีกว่าที่จะไม่อ่านเพิ่มเติม มันก็จริงนะเมื่อมีคนพูดว่า กำลังทั้งหมดไปที่ล้อหมุนบนพื้นลื่น (ไม่ใช่ตลอดเวลา). ทำไม เพราะพูดง่ายๆ ก็คือ กำลังเป็นผลมาจากการคูณแรงบิดด้วยการหมุนของล้อ หากล้อหนึ่งไม่หมุน นั่นคือ หนึ่งในค่าที่เป็นศูนย์ดังนั้นเช่นเดียวกับการคูณผลลัพธ์จะต้องเป็นศูนย์ ดังนั้นล้อที่ไม่หมุนจึงไม่ได้รับพลังงานจริง ๆ และพลังงานจะไปที่วงล้อหมุนเท่านั้น ซึ่งไม่ได้เปลี่ยนความจริงที่ว่าล้อทั้งสองยังได้รับแรงบิดน้อยเกินไปที่จะสตาร์ทรถ