Analysis of the influence of the inter-wheel differentials design on the resistance of the car curved motion

Abstract

The method and results of the analysis of the influence of the inter-wheel differentials design and the corresponding proportionality factors for the additional locking torque on the curved motion resistance of the four-wheel drive vehicle on paved roads are given. This allows choosing the most suitable designs for the parametric synthesis of the internally automated inter-wheel differential taking into account the results of studying the efficiency of different types of inter-wheel differentials under off-road conditions. Parametric optimization will allow synthesizing the internally automated inter-wheel differential, which would satisfy the requirements both to the vehicle cross-country ability and dynamics while not preventing the curved motion. In the process of modeling, the influence of the design and parameters of the inter-wheel differentials on power consumption in the motion with the given speed and trajectory, as well as on the actual turning radius of the vehicle, was estimated. According to the modeling results, it is concluded that it is possible to create a permanent internally automated inter-wheel differential based on differentials, in which locking degree depends on the squared difference in angular velocities of the semiaxles. For this, it is necessary to carry out optimization with respect to the proportionality factor of the locking torque, taking into account the limitations set forth in the work and using the described method of analyzing the influence of the inter-wheel differentials design on turning resistance. This will allow the effective operation of military and civil four-wheel drive vehicles both in difficult road conditions and on paved roads. In addition, the process of driving will not distract the driver to control the inter-wheel differentials, and the transmission will be performed without undue design complications.

Описано метод і наведені результати аналізу впливу конструкції міжколісних диференціалів і відповідних значень коефіцієнтів пропорційності для додаткового блокуючого моменту на опір криволінійному руху повнопривідного автомобіля по дорогах з твердим покриттям. Це дозволяє з урахуванням результатів дослідження ефективності різних типів міжколісних диференціалів в умовах бездоріжжя вибрати з наявних конструктивних пропозицій найбільш доцільні структури для параметричного синтезу міжколісного диференціалу з внутрішньою автоматич ністю. Проведення параметричної оптимізації надасть можливість синтезувати міжколісний диференціал з внутрішньою автоматичністю, який би задовольняв вимогам до тягової прохідності і динаміки машини і водночас не перешкоджав її криволінійному руху. В процесі моделювання було оцінено вплив структури і параметрів міжколісних диференціалів на витрати потужності, необхідні для руху із заданою швидкістю і кривизною траєкторії, а також на збільшення дійсного радіуса повороту машини. За результатами моделювання зроблено висновок про можливість створення постійно діючого міжколісного диференціалу з внутрішньою автоматичністю на основі диференціалів, в яких ступінь блокування залежить від квадрату різниці кутових швидкостей півосей. Для цього необхідне проведення оптимізації за коефіцієнтом пропорційності блокувального моменту з урахуванням наведених у роботі обмежень і використанням описаного методу аналізу впливу конструкції міжколісних диференціалів на опір повороту. Це дозволить ефективно експлуатувати повнопривідні колісні машини військового і цивільного призначення, як у важкопрохідних дорожніх умовах, так і на дорогах з твердим покриттям. При цьому процес керування машиною не буде передбачати відволікання водія на керування режимами роботи міжколісних диференціалів, а трансмісія буде виконана без невиправданого ускладнення конструкції.