Дифференциал в машине что это такое: Что такое дифференциал и как он работает

Содержание

Что такое дифференциал в автомобиле

Современные автомобили включают в себя большое количество узлов, обеспечивающих работоспособность транспорта. Большая часть из них направлена на передачу силового момента от двигателя к колесам. Немаловажную роль в данной цепочке играет дифференциал.

Чтобы разглядеть такой узел, потребуется заглянуть непосредственно под днище. Знать, что такое дифференциал в автомобиле, стоит не только тем, кто занимается ремонтом техники, но и тем, кто стремится к качественному управлению машиной.

Для чего нужен дифференциал в автомобиле

Механизм внедрен в транспортное средство для того, чтобы обеспечить паре ведущих колес возможное разноскоростное вращение. Подобный метод минимизирует возможности пробуксовки с обеих сторон и повышает проходимость машины на проблемных участках дорог.

Во время входа в поворот либо при движении по неровной поверхности каждое из колес на ведущей оси проходит различный по длине путь. Без дифференциалов шины станут проскальзывать по поверхности. Устранить возникающий эффект удается лишь в том случае, если им обеспечить разную скорость вращения. Для этой цели используется встроенный дифференциал.

Этот шестеренчатый механизм не только придает разной скорости шинам, но и распределяет в нужных пропорциях крутящий момент на каждую сторону (полуось). Он относится к основным конструктивным элементам трансмиссии и монтируется инженерами в различных точках авто:

  • для переднеприводного автомобиля установка осуществляется в КПП;
  • машины с задним приводом имеют такой редуктор в картере моста, установленного сзади;
  • полноприводные модели получают в картер как фронтального, так и расположенного сзади моста пару дифференциалов;
  • авто с четырьмя ведущими колесами оснащается востребованным узлом традиционно в раздатке.

У машин с единственной ведущей осью конструкционный монтаж осуществляется в промежутке приводов колес. Это позволяет называть узел межколесным. Тем, кого интересует межосевой дифференциал, что это такое, стоит знать, что его устанавливают в машины с колесной формулой 4х4. В полноприводном транспорте с его помощью соединяют оба ведущих моста.

Как работает дифференциал автомобиля

Характер функционирования шестеренчатого узла практически во всех конструкциях идентичный. Рабочее деление силового момента в ответственный момент им производится в таких случаях:

  • в процессе прямолинейного перемещения легковушки или грузовика;
  • когда водитель осуществляет поворот;
  • от возможной пробуксовки легковушки.

В процессе прямого следования по дороге автомобиля между полуосями крутящий силовой момент от двигателя распределяется в равных пропорциях. При этом оба диска получают равнозначную угловую скорость. Встроенные сателлиты в корпусе не получают вращения вокруг своей оси. Происходит отдача вращательного момента к каждой из полуосей от ведомой шестеренки основной передачи посредством неподвижного шестиренчатого зацепления.

Поворачивание автомобиля позволяет дифференциалу распределять в автономном режиме получаемое от мотора усилие и частоту вращения перераспределять по следующей схеме:

  • так как внутреннее колесо идет по малому радиальному кругу, а также оно подвергается существенно большему сопротивлению, чем его пара, то повышенная нагрузка вынуждает его понизить скорость вращения;
  • для колеса, перемещающегося по увеличенному радиусу с внешней стороны, значение угловой скорости повышается, что позволяет машине преодолевать повороты плавно без пробуксовок.

Исходя из получившейся кинематической схемы, каждое колесо ведущей пары вращается со своей угловой скоростью. За замедление вращения шины со внутреннего радиуса отвечают приводимые в движение сателлиты. За счет особой конструкции этого редуктора через конические шестеренки происходит повышение скорости колеса с внешнего радиуса. При этом главная передача отправляет стабильный крутящий момент все время поворота.

Машина может двигаться прямолинейно, но при этом ее колеса во время движения по бездорожью либо мокрой/скользкой трассе способны испытывать разноплановую нагруженность. Одно из них, возможно, теряет качественное сцепление с дорожным полотном (происходит пробуксовка), а второе получается перегруженным. Физически дублируется повтор кинематики, используемой в процессе поворота.

Однако, в данном случае неравномерное распределение нагрузки влечет за собой негативные факторы. Менее загруженная сторона по такому принципу работы способна получить до 100% от всей нагрузки со стороны двигателя. Более устойчивая полуось может лишиться вращения и перестанет крутиться.

С недостатком приходится бороться, внедряя внешнее воздействие одним из действенных методов:

  • устанавливается ручная либо автоматическая блокировка;
  • на автомобили ставится система курсовой устойчивости.

Второй метод более прогрессивный.

Каким образом устроен дифференциал

Базовым компонентом кинематической схемы узла является планетарная передача. Устройство дифференциала автомобиля без нее невозможно из-за особенностей работы. Основными элементами в конструкции являются такие составные части:

  • полуосевые шестеренки;
  • прочный металлический корпус;
  • сателлитные шестеренки.

Связку полуосевой шестеренки с корпусом обеспечивают используемые в качестве планетарного редуктора сателлиты. При этом с первыми шестернями соединены полуоси, на которые устанавливается опосредованно ведущая пара колес. Разные модели дифференциалов предполагают в своих конструкциях либо четыре, либо два сателлита. Чаще всего производители задумывают конструкцию из двух таких шестерен.

Располагается сателлитная пара внутри корпуса. Его иногда называют чашкой или водилом.

Традиционным предназначением для элемента служит передача с помощью сателлитов рабочего момента от основной передачи к шестеренкам на полуосях. Их могут в некоторых источниках называть солнечными шестернями.

Последние используются для того, чтобы крутящий силовой момент передавать за счет вращения на ведущие колеса. В зависимости от конструкции правая и левая шестеренки способны иметь равное или неравное количество зубьев. Такая особенность используется в разных типах дифференциалов:

  • для несимметричного типа редуктора актуальным окажется разное количество зубьев в эвольвентном зацеплении;
  • в симметричном зацеплении потребуются шестерни с равным числом зубьев.

Узнать, какой стоит в вашем автомобиле тип, можно на официальном сайте автомобильной компании или в инструкции по эксплуатации авто.

Разнообразие типов конструкции

Стоит знать, что могут встречаться дифференциалы червячные, конические или цилиндрические. Для колес, смонтированных на единой оси, используется схема с коническими парами. У межосевого типа устанавливается цилиндрический редуктор. Червячные варианты являются универсальными для применения.

Кроме этих трех вариантов исполнения рабочей схемы применяются и другие разновидности:

  • дифференциал с полной блокировкой;
  • Вискомуфта;
  • дифференциалы Торсен;
  • Квайф.

Полная блокировка в основном востребована у грузовых тягочей и легковых внедорожных моделей. Для запуска блокировки используются управляющие механизмы из салона непосредственно водителем. Такой вариант актуален для улучшения проходимости транспортных средств.

Немецкие инженеры из Siemens занимались разработкой Торсен. В своей сущности подобный тип представляет из себя симбиоз червячных и конических передач, служащих для единой цели – деления крутящего момента между полуосями.

В Квайф предусмотрено, что сателлиты двухрядно внутри расположены параллельно оси вращения чаши. Также во время активной фазы работоспособности появляются силы трения, благодаря которым в автоматическом режиме происходит блокировка, что позитивно влияет на проходимость автомобиля. Наиболее частый вариант применения данной конструкции встречается в процессе глубокого тюнинга внедорожных авто и легковушек.

Применение Вискомуфта в качестве дифференциала является аналогичным, как и работа гидротрансформатора. Встречается такая конструкция в полноприводном транспорте. Там она выступает связующим звеном для передних и задних пар колес. Когда одни из них проскальзывают, то вторые избавляются от пробуксовки.

Конструкция такого дифференциала скрыта в цилиндре. Внутри в вязкой жидкости располагается пакет металлических дисков с мелкой перфорацией и соединенных между собой валами (ведущим/ведомым). Из-за изменения температурного режима происходит изменение вязкости, что является основополагающим для работы данного конструкционного узла.

Интересное по теме:

загрузка…

Facebook

Twitter

Вконтакте

Одноклассники

Google+

LSD дифференциал — что это, для чего нужен и как работает — TopWay.su

LSD дифференциал — что это, как работает и какую помощь может оказать на бездорожье? Дифференциал повышенного трения LSD работает также, как и аналогичные автоматические неполные блокировки. Он срабатывает в тех случаях, когда колеса на одной оси начинают крутиться со слишком разной по отношению друг к другу скоростью. Чаще всего LSD дифференциал ставят на внедорожники и спортивные автомобили, но считать его 100% блокировкой от застревания в грязи или диагонального вывешивания ошибочно.

LSD дифференциал — что это такое

Как уже было сказано выше, дифференциал повышенного трения LSD не обеспечивает полной блокировки, допуская определенную разницу между скоростями вращения валов. Он срабатывает лишь в том случае, когда разница ощутима. Выше уже было сказано, что LSD часто ставят в различные автомобили: как в спортивные, так и во внедорожники
В пример можно привести LSD дифференциал Toyota — в определенный момент блокировка срабатывает и крутящий момент обеих валов сравнивается, становится одинаковым. Равные пропорции всё равно дают возможность завязшему колесу прокручиваться, но то колесо, которое имеет хорошее сцепление, тоже начинает крутиться и джип выезжает с засады на нормальное место (во многих, но далеко не во всех случаях).

Как работает LSD дифференциал и какие типы бывают
Классический — дифференциал чувствителен к разнице скоростей между валами, блокируя при определенном моменте. Это классическая блокировка, аналогичная вискомуфте. Применяется всё чаще, особенно во внедорожниках, так как лёгок в обслуживании и крайне прост по своей конструкции и принципу действия;

Традиционный — дифференциал срабатывает при разнице между передачей крутящего момента. Его уже почти никуда не устанавливают, встречается только на старых авто и то, чаще в нерабочем или полумертвом состоянии. Дифференциал LSD такого типа можно отнести к червячному типу, он блокирует автоматом при определенной разнице между КМ самого дифференциала и, непосредственно приводного вала.

Классический задний дифференциал LSD очень популярен, но на многих старых машинах доведен до ужасного состояния. В новые его тоже периодически устанавливают, но, как уже говорилось выше, его эффективность в серьезной грязи не очень высока. Многое зависит от прокладки между сиденьем и рулем, поэтому в умелых руках автомобиль лишь с такой блокировкой тоже способен на небольшие подвиги, но заменить 100% блокировку он не способен.

Также начинающие джиперы часто интересуются, как определить LSD дифференциал — делается это очень просто: задняя сторона машины домкратиться так, чтобы колеса отрывались от земли. Передняя часть авто при этом стоит на земле (не забывайте ставить под колеса противооткаты и держать авто на передаче в момент подъема). Колесо, которое оказывается в воздухе, можно попробовать покрутить. Если второе колесо крутится в ту же сторону, то у вас установлен LSD. Если второе колесо начинает крутиться в другую сторону, то в мосту или ничего нет, или дифференциал с блокировкой сломан и не функционирует. Также определить наличие или отсутствие LSD в мосту можно по наклейкам на самом узле или на арке водительской двери, но как показывает практика, чаще всего на старых авто такие наклейки не сохраняются.

Дифференциальная передача. Автомобильный дифференциал — назначение, устройство и принцип работы

Прежде чем приступить к рассмотрению дифференциалов, их типов и нюансах работы, сначала мы с вами обратимся к теории. Для чего вообще нужен дифференциал на современных автомобилях и какой принцип его работы?


Дифференциал, как говорит теория, это механическое устройство с особым видом планетарной зубчатой передачи, разделяющий момент входного вала (в нашем случае карданного вала) между выходными валами (полуосями) автомобиля, передающий, момент силы с карданного вала на задние полуоси в заднеприводном варианте или непосредственно от двигателя сразу на полуоси в переднеприводном автомобиле так (дифференциал в расположен в КПП), что угловые скорости вращения этих полуосей могут быть разными по отношению друг к другу и колеса автомобиля проходят разный путь (например в повороте). Опять же, все из теории, во время прохождения поворота колеса автомобиля проходят по различным траекториям, а именно, по внутренней и внешней, отсюда соответственно получается, что колесо вращающееся по внешнему радиусу проделывает (пробегает) больший путь чем то колесо, которое вращается по внутреннему радиусу, а значит, что и скорость такого вращения колес будет разная, т.е. скорость колеса вращающегося (пробегающего) по внутреннему радиусу должна быть меньше той скорости колеса, которое вращается по внешнему радиусу.

В этом как-раз непосредственно и заключается главная задача дифференциала, т.е. правильно распределять скорости вращения валов на выходе и соответственно самих колес.

Предназначение дифференциала автомобилей:

— позволяет ведущим колёсам вращаться с разными угловыми скоростями;

— неразрывно передаёт крутящий момент от двигателя на ведущие колёса.

Основная проблема, появившаяся на заре автомобильной эры, была решена с помощью применения дифференциала, теперь повороты машине можно проходить более безопасно и без пробуксовки колес, а отсюда соответственно и без чрезмерной нагрузки на трансмиссию, на шины и на сами подшипники колес. Но зато появилось другое неудобство.


Простейший дифференциал имеет одну яркую «особенность», благодаря которой он категорически не подходит для сложных, экстремальных дорожных ситуаций.

Когда у ведущих колес 100% сцепление с дорогой, то все будет идти хорошо и дифференциал будет исполнять свою функцию просто идеально, но стоит одному из колес попасть в ситуацию когда оно (шина) потеряет сцепление с дорогой, или попадет на другой тип грунта или на лед, то начнет вращаться именно то колесо, которое потеряло сцепление, а противоположенное стоящее на более цепком грунте просто останется неподвижным.

Не вдаваясь в сами нюансы работы механизма можно просто констатировать факт, что дифференциал не меняет свой крутящий момент, он просто перераспределяет мощность между колесами и такая мощность будет всегда больше на том именно колесе, которое вращается быстрее. При пробуксовке колеса сопротивление его и крутящего момента будет минимальным, а значит чрезвычайно малым будет и крутящий момент передающийся с самого двигателя непосредственно на колесо, а значит и на противоположенном колесе этот крутящий момент будет ему соответствовать, то есть он будет минимальным.

В этой связи инженеры и автопроизводители большинства автокомпаний начали искать новое решение с этой проблемой. Появилось большое количество (различных видов устройств) дифференциалов. Основные виды таковых нам и хотелось бы освятить в данной статье. А также нам хотелось бы рассказать своим читателям и об основных преимуществах и конкретных недостатках тех или иных видов этих устройств, и еще, на каких современных автомобилях можно сегодня встретить тот или иной тип дифференциалов.

Свободный дифференциал (Open Differential).


Суть его работы.

Разделяет крутящий момент двигателя на две оси, каждая из которых способна вращаться с различной скоростью.

Недостатки.

При потери сцепления колеса с дорогой крутящий момент на противоположном колесе тоже снижается (падает). В худшем варианте, у застрявшего автомобиля одно колесо будет свободно вращается, в то время, как противоположенное с лучшим сцеплением не сможет просто передать поверхности (дороге) достаточно крутящего момента, чтобы сдвинуть автомобиль с места.

Современные системы управления тягой компенсируют это, путем применения тормозов к потерявшему сцепление колесу. Но данный подход к проблеме помогает лишь отчасти, более сложный дифференциал, как правило действует быстрее и он более эффективен, чем тот же стандартный тип такого механизма.

Устанавливается на большинство автомобилей у которых «отсутствуют претензии» на нехватку большой мощности (они достаточно мощные), или у которых «отсутствуют амбиции» к любому бездорожью (внедорожники), а также на семейные седаны, и т.д.

Блокируемый дифференциал (Locking Differential).


Как он работает.

При заблокированном дифференциале колеса машины будут постоянно вращаться с равными скоростями. В песке, в грязи и на снегу заблокированный дифференциал гарантирует, что крутящий момент продолжит поступать на колеса с более высокой тягой.

Недостатки.

В незаблокированном виде данный механизм ведет себя точно также, как и свободный дифференциал. Блокировка дифференциала на поверхности с высоким уровнем сцепных свойств, как например, на том же сухом асфальте, затрудняет поворачиваемость автомобиля и может нанести серьезный вред автомобильной трансмиссии.

На каких автомобилях его можно обнаружить.

Wrangler, ; опционально его можно поставить на большинство полноразмерных джипов и пикапов.

Самоблокирующийся дифференциал (Limited-slip Differential). Дифференциал повышенного трения.


Как он работает.

Самоблокирующийся дифференциал совмещает в себе две концепции,- свободную и блокируемую системы дифференциалов. Он способен функционировать большую часть времени как обычный дифференциал, а в нужный момент автоматически блокироваться, т.е. в тот момент, когда происходит проскальзывание одного из колес. Блокировка достигается за счет вязкостной муфты, или фрикционной муфты, или за счет сложной системы гидророторного типа. В военных автомобилях ставятся зубчатые или кулачковые самоблокирующиеся дифференциалы.

Недостатки.

Чисто механические дифференциалы повышенного трения являются реактивными. То есть, они не блокируются пока не произошла пробуксовка колеса.

На каких автомобилях его можно обнаружить.

со Sport пакетом (с вискомуфтой), (clutch-type), (helical gears).

Самоблокирующийся дифференциал с электронным управлением (Electronically Controlled Limited-slip Differential).


Как он работает.

Преимущества такого электронного управления в том, что повышается тяга в повороте и степень блокировки дифференциала можно настроить.

Например, если компьютер автомобиля определяет, что в повороте у него (автомобиля) избыточная поворачиваемость, то он может сильнее заблокировать дифференциал для того чтобы стабилизировать автомобиль.

Дифференциал — механизм распределения крутящего момента входного вала между двумя выходными полуосями ведущих колес или, на автомобилях повышенной проходимости,для распределения крутящего момента между передней и задней ведущими осями.
Это часть трансмиссии, которая на автомобилях классической и переднеприводной компоновки обычно выполняется в виде единого блока с главной передачей ,а на внедорожниках встраивается в раздаточную коробку
Свободный дифференциал всегда делит поступающий на него крутящий момент поровну — не зависимо от того, с равными или с разными скоростями вращаются ведущие колеса (или ведущие оси).

Назначение дифференциала

При движении автомобиля по криволинейным участкам дороги — например, в поворотах — колеса ведущей оси катятся по окружностям разной длины. Внешнее (по отношению к центру поворота автомобиля) колесо проходит больший путь, чем внутреннее. Эта разница тем больше, чем круче поворот. Аналогичная проблема возникает и в движении по прямой, если используются ведущие колеса разной размерности и т.п. Если в этих ситуациях колеса соединить жесткой осью,окажется, что одно колесо вращается быстрей, чем нужно для прохождения заданной траектории,а другое медленней. Значит, оба колеса будут пробуксовывать, испытывать повышенные нагрузки, сильней нагреваться и изнашиваться. Увеличится и расход топлива. Наконец, это нарушает курсовую устойчивость автомобиля и ведет к его заносу или сносу — особенно, на скользких дорогах.
Для компенсации разницы проходимого ведущими колесами пути используется особый механизм — дифференциал. Простейший, свободный дифференциал уравнивает крутящие моменты (или тяговые силы) обоих ведущих колес, и если скорости их вращения (или линейного движения) разные, то и мощности на них пропорциональны этой разнице. Колесо, вращающееся быстрей, тратит на это несколько большую мощность, чем то, которое вращается медленней.
Таким образом дифференциал предназначен для обеспечения вращения ведущих колес с разными угловыми скоростями при постоянно передаче крутящего момента на оба колеса ведущей оси. Эта же логика присутствует и в работе межосевого дифференциала.

Устройство и принцип действия

Дифференциал классической конструкции устроен просто. Например, на заднеприводном автомобиле вращение от ведомого вала коробки передач передается через карданный вал на ведущую коническую шестерню главной передачи, которая находится в постоянном зацеплении с ведомой шестерней главной передачи. Ведомая шестерня является одновременно корпусом дифференциала, в котором перпендикулярно оси ведомой шестерни закреплена ось сателлитов — малых конических шестерен. Последние вращаются вместе с корпусом дифференциала относительно оси ведомой шестерней главной передачи. Сателлиты находятся в постоянном зацеплении с коническими шестернями левой и правой полуосей ведущих колес.
При прямолинейном движении автомобиля сателлиты относительно собственной оси не вращаются. Но каждый, подобно равноплечему рычагу, делит крутящий момент ведомой шестерни главной передачи поровну между шестернями полуосей.
Когда автомобиль движется по криволинейной траектории, внутреннее по отношению к центру описываемой автомобилем окружности колесо вращается медленней,наружное быстрей — при этом сателлиты вращаются вокруг своей оси, обегая шестерни полуосей. Но принцип деления момента поровну между колесами — сохраняется. Мощность же, подаваемая на колеса, перераспределяется,- ведь она равна произведению крутящего момента на угловую скорость колеса. Если радиус поворота настолько мал, что внутреннее колесо останавливается, тогда внешнее вращается с вдвое большей скоростью, чем при движении автомобиля по прямолинейной траектории. Итак, дифференциал не меняет крутящий момент, но перераспределяет между колесами мощность. Последняя всегда больше на том колесе, которое вращается быстрее.

Применение дифференциалов

В автомобилях с одной ведущей осью устанавливается один дифференциал, объединенный с главной передачей. В автомобилях с двумя и более ведущими осями дифференциалы устанавливаются в каждую ведущую ось (например, в трехосном грузовике или автобусе с двумя задними ведущими осями дифференциалы установлены в среднюю и заднюю оси). В автомобилях с подключаемым полным приводом дифференциалы устанавливаются в каждую ведущую ось (у двухосного полноприводного джипа с подключаемым передним ведущим мостом два дифференциала — по одному в каждой ведущей оси), но эксплуатация этих машин с постоянно подключенной передней осью не рекомендуется по причине повышенного износа главных передач и колес из-за неравномерно распределяемой мощности между осями. В свою очередь в автомобилях повышенной проходимости с постоянно подключенными ведущими осями применяют три дифференциала — по одному в каждой ведущей оси и один межосевой, установленный в раздаточной коробке. Межосевой дифференциал распределяет мощность между ведущими осями в зависимости от длины проходимого колесами оси пути. К примеру, передние колеса могут преодолевать возвышение, задние еще двигаться по прямой — передние колеса описывают более длинный путь, чем задние, соответственно, межосевой дифференциал обеспечивает передачу большей части мощности двигателя на переднюю ось, чем на заднюю. На многоосных транспортных средствах с несколькими ведущими осями применяют межтележечный дифференциал.
Дифференциал не применяется на транспортных средствах с одним ведущим колесом — в частности, на мотоциклах и трициклах с двумя передними управляемыми колесами. Если трицикл построен по схеме с одним передним управляемым колесом и двумя ведущими задними, то на нем применяют автомобильный ведущий мост с дифференциалом. Обычно подобные трициклы строят по индивидуальным заказам на базе популярных тяжелых моделей (пример — кастомные трициклы на базе «Харлей-Дэвидсон»).
На гоночных автомобилях на основе серийных моделей (например, на раллийных или для кольцевых гонок) дифференциал перед гонками блокируют, поскольку повороты такие машины проходят на большой скорости и с заносом. В данном случае склонность автомобиля к заносу из-за отсутствия дифференциала считается преимуществом.

Недостаток дифференциала

Главным недостатком дифференциала классической конструкции является проблема пробуксовки колеса, потерявшего контакт с поверхностью дорожного полотна. Когда одно из ведущих колес вращается в вывешенном состоянии его скорость вдвое больше, чем была бы при этих же оборотах ведомой шестерни дифференциала при нормальном движении по прямой. Зато второе колесо вообще не вращается. Причина проста. Момент сопротивления вращению вывешенного колеса ничтожен, соответственно мал и подводимый к нему крутящий момент. Значит, столь же мал крутящий момент и на противоположном колесе — оно стоит. Если же одно из колес буксует — с повышенными оборотами, но с существенным сопротивлением (например, в грязи, песке и т.п.), то такой же крутящий момент поступает и на другое, не буксующее, колесо. В результате автомобиль может двигаться с небольшой скоростью. При этом на буксующее колесо подается более высокая мощность — она тратится на нагрев шины, дороги и т.д. Эффект пробуксовки снижает проходимость автомобиля со свободным дифференциалом. Для решения этой проблемы автомобили оснащают механизмами блокировки дифференциала — ручной или автоматической — различной конструкции.

Механизмы блокировки дифференциала

  • Ручная блокировка дифференциала
Самым простым способом блокировки дифференциала является применение механизма с ручным управлением. Этот вид блокировки применяется на автомобилях повышенной проходимости. Блокировка производится блокировочными муфтами, которые фиксируют сателлиты. Дифференциал отключается. К достоинствам данного типа блокировки можно отнести простоту и надежность конструкции, к недостаткам — необходимость точно оценивать дорожную обстановку и отключать блокировку дифференциала при движении по качественным дорогам во избежание поломок главной передачи и ведущего моста в целом.

  • Блокировка дифференциала с электронным управлением
На современных полноприводных легковых автомобилях повышенной проходимости с развитым компьютерным управлением работой агрегатов и механизмов устанавливают антипробуксовочную систему с электронным управлением. Как только бортовой компьютер автомобиля (или электронный блок антипробуксовочной системы) получает от датчика вращения сигнал о том, что одно колесо оси вращается значительно быстрей второго, свободное колесо притормаживается рабочим тормозом — благодаря свободному дифференциалу мощность передается на колесо, которое не утратило контакта с дорожным покрытием. Эта система требует наличия системы раздельного привода тормозов всех четырех колес и точной отладки датчиков.
Антипробуксовочные системы позволяют достаточно тонко регулировать распределение мощности в зависимости от состояния дорожного покрытия и избежать потерь мощности двигателя при срабатывании дифференциала. С другой стороны, управляющая система из датчиков и исполнительных приводов тормозов (на соленоидах) обладает инерционностью, поэтому работает с некоторым запозданием, что приходится учитывать водителю.
На гоночных автомобилях иногда применяются фрикционные дифференциалы с тормозными ленточными механизмами, управляемыми электроникой.

  • Автоматическая блокировка с применением фрикционной муфты
На спортивные автомобили, выпускаемые малыми сериями или по заказу, иногда устанавливают фрикционные самоблокирующиеся дифференциалы. На серийных машинах эти дифференциалы редкость, поскольку они требуют особого обслуживания и подвержены интенсивному износу.
Фрикционные муфты устанавливаются между полуосевыми шестернями и корпусом дифференциала. При прямолинейном движении автомобиля полуоси вращаются с одинаковой угловой скоростью — сила трения во фрикционных муфтах равна нулю, дифференциал распределяет мощность между колесами ведущей оси поровну. Как только одна из полуосей начинает вращаться быстрей, диски фрикционной муфты сближаются, за счет возникающих сил трения муфта притормаживает вращение свободной полуоси. Этот тип дифференциала отличается невысокой эффективностью при большой разнице в угловых скоростях ведущих колес (например, на поворотах с малым радиусом закругления).

Здравствуйте друзья читатели! Поговорим о механизме, который есть и будет на каждом автомобиле – дифференциал. Что такое дифференциал в автомобиле и зачем нужен? Дифференциал нужен для оптимального распределения крутящего момента при поворотах и маневрировании, когда колеса начинают крутиться с разными угловыми скоростями.

Дифференциал, как я думаю о нем, должен писаться с большой буквы. Он являет собой самый первый сложный шестеренчатый механизм, изобретенный на заре автомобилестроения. Поняв его и испытав восторг от человеческого гения, который смог так просто решить важную проблему, ты убедишься что сути-то он прост как пять копеек, а какую задачу решил!

О нем особо никто теперь не думает, он есть — да и есть, и должен быть всегда. Привыкли. А ведь без него нет ни одного автомобиля. Это важнейший элемент трансмиссии!

Где расположен дифференциал:

  • на заднеприводном автомобиле в картере моста, и совмещен с шестерней главной передачи;
  • на переднеприводном, тоже совмещен с главной передачей и как правило в одном картере с ;
  • на они присутствуют и в переди, и сзади, и совмещены с главными передачами;
  • так же, в полноприводных автомобилях внедорожниках и , для оптимального распределение крутящего момента на все колеса, добавляется третий дифференциал и устанавливается между осями в раздаточной коробке.

Те дифференциалы, которые работают на ведущих колесах называют межколесными, а дифференциалы, распределяющие моменты между осями автомобиля – межосевыми.

Принцип работы дифференциала построен на идее планетарного редуктора. В зависимости от использования вида шестерен, дифференциалы бывают следующих видов: цилиндрические, конические, червячные.

Дифференциал конический, как правило применяют в межколесных дифференциалах. Цилиндрический распространен, ввиду его конструктивной простоте, в межосевых дифференциалах. Червячный признан как универсальный и самый тихий в работе, хотя самый сложный в изготовлении, применяется и в межколесных и в межосевых.

Устройство дифференциала автомобиля

Рассмотрим устройство дифференциала автомобиля. Все дифференциалы имеют один и тот же принцип – принцип планетарного редуктора. То есть имеют полуосевые шестерни и бегущие по ним, шестерни – сателлиты.

Корпус (чашка дифференциала) принимает крутящий момент от шестерни главной передачи, чарез оси сателлитов и сами шестерни-сателлиты и передает на полуосевые шестерни.

Сателлитов может быть два или четыре в коническом дифференциале, это зависит от мощности автомобиля.

В конических и червячных дифференциалах из ровно в два раза больше, это связано с конструктивной особенности такого типа дифференциалов. Пары сателитов распределяется каждый на свою полуосевую шестерню.

Полуосевые шестерни, в планетарке их еще называют светлым название «солнечные шестерни», передают уже крутящий момент на колеса. Левые и правые полуосевые шестерни могут иметь разное количество зубьев, такие дифференциалы называют несимметричные. Нессиметричные дифференциалы, соответственно, имеют и пары сателлитов с разным количеством зубов (рассмотрите внимательно конический дифференциал на чертеже выше).

Несмотря на ассиметричность, дифференциалы работают так же как и симметричные, и та или иная идея конструкторов по компоновке этих механизмов обусловлена лишь соображениями компактности и конструктивной необходимости.

Работа дифференциала

Работа межколесного дифференциала характеризуюется тремя режимами:

  1. движение по прямой;
  2. работа в поворотах;
  3. в условиях скользкой дороги.

При движении прямо, силы распределяются поровну на каждое колесо, крутящий момент через корпус передается на сателлиты. Сателлиты не вращаются на своих осях, соответственно полуоси вращаются с равными угловыми скоростями.

В повороте же начинает работать дифференциал, то есть выполнять работу, для которой он и был создан. Внутренне колесо начинает бежать по меньшему радиусу, а внешнее по большому, угловые скорости на полуосевых шестернях начинают меняться. Сателлиты начинают вращаться вокруг своих осей, которые увеличивают скорость внешней шестерни полуоси, бегущего по внешнему радиусу колеса и уменьшать угловую скорость внутренней шестерни, полуось и колесо, бегущего по внутреннему радиусу.

Суммы частот вращения полуосевых шестерен всегда соответствуют частоте вращения ведомой шестерни главной передачи. Поэтому при повороте тяга на колеса всегда одинаковая и никогда не происходит пробуксовки внутреннего колеса, при условии равного сцепления колес с дорогой.

Если же автомобиль попадает в условия скользкой дороги, то колесо у которого меньшее сцепление начинает пробуксовавать, вращаться быстрее, а то колесо у которого сцепление с дорогой больше, просто перестает вращаться и по сути дела автомобиль просто будет стоять на месте с одним вращающемся колесом. Это тот минус дифференциала, который обусловлен его конструкцией.

Бороться с таким явление можно, и конструкторы придумали блокировку дифференциала. Но об этом в другой статье.

Спасибо за внимание! Переходите в другую статью, там наверняка вы найдете много для себя полезного. И поделитесь с друзьями в соц.сетях.

Дифференциал – это устройство, которое управляет распределением вращательного момента от входного вала к выходным, при этом скорость каждого отдельного элемента может отличаться. Механизм широко применяется в автомобильной индустрии.

Дифференциалы различаются согласно месту установки, предназначению и особенностям конструкции:

  1. В автомобилях с приводом на одну ось используется лишь один дифференциал, называемый межколесным. Его необходимость вызвана тем, что внешние и внутренние колеса проходят разное расстояние при повороте транспорта.
  2. Автомобили с приводами 6×6 или 8×8 содержат в конструкции дополнительный межтележечный дифференциал.
  3. В полноприводных же моделях устанавливается целых три дифференциала: два межколесных и один межосевой.

О том, как работает межосевой дифференциал, и какие межосевые дифференциалы вообще могут быть мы поговорим более подробно далее.

Предназначение межосевого дифференциала

Межосевой дифференциал предназначен для распределения крутящего момента между ведущими осями автомобиля и дает им возможность вращаться с разными угловыми скоростями. Такая потребность вызвана простым условием движения транспорта по неровным поверхностям, когда собственная масса конструкции давит на ось, находящуюся в более низком положении. Так, при езде под горку значительная часть момента подается на задние колеса. И, наоборот, в случае спуска.

Устройство межосевого дифференциала устанавливается, как правило, в раздаточной коробке автомобиля. Межосевой дифференциал может быть симметричным и несимметричным. Первый распределяет крутящий момент между осями поровну, а второй – в определенном соотношении.

Кроме того, существует межосевой дифференциал без механизма блокировки, который позволяет осям вращаться с различной скоростью, а также дифференциал самоблокируемый либо с механизмом ручной блокировки, который принудительно распределяет вращающий момент между приводными полуосями в зависимости от дорожных условий. При этом принудительная блокировка межосевого дифференциала подразумевает полное или частичное выключение дифференциала, обеспечивающее жесткое соединение передней и задней полуосей между собой.

Чаще всего для полной реализации полноприводных возможностей автомобиля применяется самоблокируемый дифференциал, который может иметь три вида конструкций и разные принципы работы соответственно.

Конструкции и принцип работы самоблокирующегося межосевого дифференциала

Итак, существует три вида самоблокирующегося межосевого дифференциала:

  • вязкостная муфта;
  • блокировка типа Torsen;
  • фрикционная муфта.

Межосевой дифференциал с вискомуфтой

Схема межосевого дифференциала с вискомуфтой представляет собой планетарную симметричную схему на конических шестернях. Данная конструкция предполагает наличие управляющего элемента вязкостной муфты, которая состоит из следующих элементов:

  1. корпус;
  2. вал корпуса;
  3. ведущий вал;
  4. ведомый вал;
  5. диски;
  6. боковая шестерня;
  7. уплотнения.

Муфта в своей конструкции имеет герметично закрытую полость, наполненную воздушно-силиконовой масляной смесью. Полость кинетически связана с двумя пакетами дисков, которые соединены с обеими полуосями.

Принцип работы:

При прямолинейном движении по ровной поверхности и с постоянной скоростью межосевой дифференциал передает крутящий момент двигателя на переднюю и заднюю ведущую ось в соотношении 50 на 50. В случае если один из пакетов дисков начинает вращаться быстрее другого, то в герметической полости муфты повышается давление, и она начинает механически тормозить (т.е. блокировать) этот пакет, тем самым уравнивая угловые скорости вращения.

Следующие примеры могут легко объяснить, зачем нужен межосевой дифференциал с вязкостной муфтой:

  • В случае выезда транспортного средства на скользкую поверхность, что приводит к сильной пробуксовке передних колес, из-за значительно повышается давления в муфте. Как следствие, на задние колеса подается гораздо больший крутящий момент.
  • Распределение момента в пользу переднего привода происходит в случае резкого разгона автомобиля на скользкой поверхности. В такой ситуации происходит смещение центра тяжести вперед, и передняя ось становится ведущей.

Широкое распространение конструкция с вискомуфтой получила благодаря простоте конструкции и ее дешевизне. К недочетам можно отнести отсутствие функции ручной блокировки, возможность перегрева при долговременной работе, неполное автоматическое блокирование, преобразование значительной части кинетической энергии в тепловую.

Межосевой дифференциал с блокировкой типа Torsen

Конструкция рабочего привода данной системы состоит из следующих единиц:

  1. корпус;
  2. правая полуосевая шестерня;
  3. левая полуосевая шестерня;
  4. сателлиты правой и левой полуосевых шестерен;
  5. выходные валы.

Стоит отметить, что дифференциал Torsen имеет наиболее совершенную конструкцию.

Принцип работы:

Межосевой блокируемый дифференциал Torsen состоит из ведомых и ведущих червячных колес, иначе называемых полуосевыми и саттелитами. В такой системе блокировка случается вследствие особенностей функционирования шестерен данного типа. В нормальном состоянии им задается определенное передаточное число. Если колеса имеют хорошее сцепление с поверхностью и движутся плавно, работа дифференциала происходит точно так же, как и у симметричного. Но как только происходит резкое увеличение момента, саттелит пытается начать движение в обратную сторону. Полуосевая червячная шестерня перегружается, и происходит блокировка выходных валов. При этом лишний крутящий момент двигателя переходит на другую ось. Максимальная степень перераспределения момента для дифференциалов Torsen – 75 на 25.

Наиболее известной разновидностью данной системы является Torsen Audi Quattro. Это один из самых популярных механизмов в конструкциях современных полноприводных автомобилей. Его неоспоримыми преимуществами являются широкий спектр переброса вращающего момента, мгновенная скорость срабатывания и отсутствие негативного влияния на тормозную систему. А вот к недостаткам можно отнести сложность конструкции со всеми сопутствующими последствиями.

Межосевой дифференциал с фрикционной муфтой

Блокировка на базе фрикционной муфты серьезно превосходит описанные выше конструкции, потому что имеется возможность и автоматической, и ручной блокировки дифференциала. Конструктивно она очень схожа с вискомуфтой и отличается лишь основными рабочими элементами.

  1. корпус;
  2. вал корпуса;
  3. ведущий вал;
  4. ведомый вал;
  5. фрикционные диски;
  6. уплотнения.

Принцип работы:

Принцип работы межосевого дифференциала такого рода достаточно прост. При однообразном плавном движении угловые скорости распределяются между осями поровну. Если одна из полуосей начинает вращаться с увеличенной скоростью, фрикционные диски сближаются и притормаживают ее за счет сил трения.

Однако из-за сложности конструкции и особенностей обслуживания фрикционные дифференциалы не используются производителями серийных автомобилей, несмотря на свои очевидные преимущества. Кроме того, ощутимый минус такой системы – быстрый износ рабочих элементов, а значит малый ресурс ее работы.

Система блокировки Haldex

Но стоит сказать, что на базе конструкции межосевого дифференциала с фрикционной муфтой еще в 1998 году шведским заводом Haldex была выпущена собственная альтернативная система. Она основывалась на работе электрогидравлической связки элементов. Та старая версия системы была скорей провальной, чем удачной, но породило несколько модификаций, последняя из которых стала довольно востребованной.

Haldex 4 поколения, вышедший в 2007 году стал настоящим прорывом. Основными рабочими плоскостями системы являются фрикционные диски. Через них крутящий момент от двигателя передается на полуоси. Одним из новшеств стал полный отказ производителя от использования в качестве рабочего привода гидравлического насоса. Ему на смену пришел мощный полностью электрический насос.

А вот самым интересным изменением стало превращение системы в полностью электронную. Так, включение муфты и блокировка полуосей больше не зависит от скорости вращение отдельного колеса. Управление работой системы ведется через электронный блок управления, который получает всю необходимую информацию от датчиков движения. Кроме того, одним из главных сигналов включения муфты в работу является нажатие педали газа. Ускорения почти всегда сопровождается определенной пробуксовкой, поэтому блокировка как нельзя кстати.

Haldex 4 многими называется самой современной системой для автомобилей с подключаемым полным приводом. Особенно часто Haldex устанавливают на современные внедорожники с межосевым дифференциалом азиатского производства. Ее главными преимуществами являются простота конструкции, надежность и работа на протяжении всего времени езды. А вот главный недостаток – невозможность переноса более 50% мощности на заднюю ось вращения.

Дифференциал – это механизм трансмиссии, распределяющий подводимый к нему крутящий момент между приводными валами и позволяющий колесам вращаться с разными угловыми скоростями. Особенно это заметно, когда машина проходит поворот. Дифференциал обеспечивает безопасное и комфортное вождение на сухой дороге с твердым покрытием. Однако если автомобиль покинет ее пределы и продолжит двигаться по пересеченной местности, а также в случае гололеда (и других тяжелых погодных условий) этот механизм может лишить автомобиль возможности передвигаться. О том, что такое дифференциал, как он устроен, в чем его вред для внедорожников и как с этим бороться — пойдет речь ниже.

Дифференциал как часть трансмиссии

Дифференциал в автомобиле — это механизм, распределяющий крутящий момент карданного вала трансмиссии между ведущими колесами передней или задней оси (в зависимости от типа привода), позволяя каждому из них вращаться без пробуксовки. В этом заключается основное назначение дифференциала.

Ведуший мост с дифференциалом в разрезе

При прямолинейном движении, когда колеса нагружены одинаково и имеют равную угловую скорость вращения — механизм работает в качестве передаточного звена. Если условия движения изменяются (поворот, пробуксовка) — нагрузка становится неравномерной. У полуосей появляется необходимость вращаться с разными скоростями, и, как следствие, становится необходимым распределить полученный крутящий момент между ними в определенном соотношении. Тогда узел выполняет вторую важную функцию: обеспечение безопасного маневрирования автомобиля.

Схема расположения дифференциала зависит от типа привода автомобиля:

  1. Передний привод – картер коробки передач.
  2. Задний привод – корпус ведущего моста.
  3. Полный привод – корпусы переднего и заднего мостов (для передачи крутящего момента ведущим колесам) или раздаточная коробка (для передачи крутящего момента ведущим мостам).

Дифференциал на автомобилях появился не сразу. Конструкторы первых «самодвижущихся экипажей» были очень озадачены плохой маневренностью своих изобретений. Вращение колёс с одинаковой угловой скоростью во время прохождения поворота приводило к тому, что одно из них начинало буксовать или, наоборот, полностью теряло контакт с дорогой. Инженеры вспомнили, что на ранних прототипах первых автомобилей, снабжаемых паровыми двигателями, было устройство, позволявшее избежать потери управляемости.

Механизм распределения вращающего момента изобрёл француз Онесифор Пеккёр. В устройстве Пеккёра присутствовали валы и шестерни. Через них крутящий момент от мотора поступал к ведущим колёсам. Но даже после применения изобретения Пёккера проблема пробуксовки колёс на поворотах не решилась полностью. Выявились недостатки системы. Например, одно из колес в какой-то момент терял сцепление с дорогой. Сильнее всего это проявлялось на обледенелых участках.

Пробуксовка в таких условиях часто приводила к авариям, поэтому конструкторы надолго задумались над тем, как предотвратить занос машины. Решение было найдено Фердинандом Порше. Он стал изобретателем кулачкового механизма, который ограничивал проскальзывание колёс ведущего моста. Немецкое устройство дифференциала нашло применение в автомобилях Volkswagen.

Как устроен дифференциал


Принципиальная схема дифференциала

Узел работает как планетарный редуктор. Принципиальное устройство дифференциала: шестерни полуосей (5) и сателлитов (4) размещены в чашке (3). Чашка (корпус) жестко соединена с ведомой шестерней (2), которая принимает крутящий момент от ведущей шестерни главной передачи (1). Корпус передает вращение посредством сателлитов полуосям, вращающим ведущие колеса. Разные угловые скорости обеспечиваются благодаря работе сателлитов. Величина крутящего момента остается неизменной.

Применение дифференциалов в зависимости от их видов

Устройства используют для передачи крутящего момента ведущим колесам и ведущим мостам автомобиля.

Грузовики и легковые автомобили всех типов приводов имеют межколесный дифференциал, передающий вращение колесам. Межосевой дифференциал, распределяющий крутящий момент между мостами, применяют исключительно в полноприводных машинах.

По типу применяемой зубчатой передачи различают следующие виды механизмов:

  1. конический;
  2. цилиндрический;
  3. червячный.

По количеству зубьев шестерен полуосей:

  1. симметричный;
  2. несимметричный.

Благодаря его свойству пропорционально распределять крутящий момент несимметричный дифференциал с цилиндрической передачей устанавливают между мостами полноприводных автомобилей.

Заднеприводные и переднеприводные автомобили оснащают коническим симметричным дифференциалом.

Червячная передача, являясь самой универсальной, используется во всех типах устройств со всеми приводами.

Схема работы дифференциала

Рассмотрим принцип, по которому работает симметричный межколесный конический дифференциал, распределяющий крутящий момент между колесами в трех различных условиях:

  1. прямолинейное движение;
  2. поворот;
  3. пробуксовка.

При прямолинейном движении

Прямолинейное движение характеризуется равномерным распределением нагрузки между колесами автомобиля. Они имеют одинаковую угловую скорость. Сателлиты, размещенные в корпусе, не вращаются вокруг своих осей. Они передают крутящий момент от ведомой шестерни главной передачи к полуосям через неподвижное зубчатое зацепление.


Работа дифференциала при повороте и прямолинейном движении

При повороте

Когда транспортное средство поворачивает, силы сопротивления и нагрузки распределяются следующим образом:

  • Внутреннее колесо, имеющее меньший радиус от центра поворота, испытывает сопротивление большей силы, чем наружное. Увеличенная нагрузка заставляет его снизить скорость вращения.
  • Наружное колесо, двигаясь по большему радиусу (большей траектории), наоборот, должно увеличить угловую скорость, чтобы автомобиль мог повернуть плавно, без пробуксовки.

Таким образом, колеса должны иметь разные угловые скорости. Замедление вращения полуоси внутреннего колеса приводит сателлиты в движение. Они, в свою очередь, посредством конической зубчатой передачи увеличивают скорость вращения полуоси наружного колеса. Крутящий момент, получаемый от главной передачи, остается неизменным.

При пробуксовке

Колеса автомобиля, движущегося даже прямолинейно по скользкой дороге или бездорожью, могут испытывать различную нагрузку: одно из них пробуксовывает, теряя сцепление с дорогой; другое, становясь более нагруженным, замедляется. Повторяется схема поворота. Только теперь она приносит вред: буксующее колесо может получить 100% принятого дифференциалом крутящего момента, а нагруженное вообще перестанет вращаться. Движение автомобиля прекратится.

Эти недостатки работы узла решаются различными способами:

Блокировка дифференциала и система курсовой устойчивости


Принудительная блокировка дифференциала с гидравлическим приводом

Чтобы крутящий момент полуосей снова стал одинаковым, нужно блокировать действие сателлитов или обеспечить его передачу от чашки на нагруженную полуось.

Это особенно актуально для машин повышенной проходимости, имеющих полный привод 4Х4. Не только потому что они предназначены для езды по местности с тяжелыми дорожными условиями. Стоит машине, оснащенной тремя дифференциалами (два межколесных, один межосевой), хотя бы в одной из четырех точек потерять сцепление – величина крутящего момента остальных колес устремится к нулевому значению, и машина откажется ехать.

Избежать неприятностей помогает блокировка, которая может быть либо частичной, либо полной (зависит от степени перераспределения усилий между полуосями), а также либо ручной, либо автоматической (зависит от степени контроля со стороны водителя).

Наиболее сложным совершенным способом устранить недостатки узла является электронная блокировка, реализуемая на базе системы курсовой устойчивости, датчики которой контролирует все необходимые параметры во время движения автомобиля. На основе полученных данных работа автомобиля корректируется автоматически.

Безопасность прежде всего

Дифференциал создан для обеспечения безопасного комфортного маневрирования на трассе. Описанные выше недостатки касаются езды в экстремальных условиях, а также по пересеченной местности. Поэтому если на автомобиле установлен привод ручной блокировки, использовать его нужно исключительно в соответствующих дорожных условиях. А шоссейные автомобили, которые сложно «уговорить» ехать медленнее 100 км/час, эксплуатировать без дифференциала вообще невозможно и даже опасно. Такой вот нехитрый, но бесконечно важный механизм в трансмиссии.

Что такое дифференциал автомобиля? Его устройство и 3 основных типа по способу блокировки

Дифференциал — это часть трансмиссии автомобиля, которая передает крутящий момент от двигателя и коробки передач к колесам. В основе этого важного автомобильного узла лежит планетарный механизм, благодаря которому скорость вращения разных колес может различаться.

В современном автомобилестроении существует множество технических решений реализации дифференциала. В зависимости от привода автомобиля используют различные типы узлов: для заднеприводных, переднеприводных и дифференциальные устройства для внедорожников. Кроме того этот узел трансмиссии классифицируют по внутреннему устройству (конический, цилиндрический, червячный) и способу блокировки.

Содержание статьи

Предназначение дифференциала в автомобиле

Основная задача дифференциала — обеспечивать колёсам разную скорость вращения. Такой способ  вращательного движения необходим для правильного вхождения машины в повороты, при пробуксовке колес и в другие моменты. Когда машина поворачивает, то разные колёса описывают разные траектории. Если ведущие колеса будут двигаться с одинаковой скоростью, то выполнить поворот на такой машине будет очень сложно. Распределение моментов между приводимыми в движение колёсами происходит при помощи дифференциала.

Во время пробуксовки одного из колёс, обычный планетарный механизм начнёт работать в сторону увеличения крутящего момента. Колесо начинает буксовать ещё сильнее. Колесо, находящееся на твёрдой поверхности, перестанет крутиться. Для решения таких проблем дифференциальные устройства обеспечиваются блокировочными механизмами различных типов: ручными или автоматическими. Блокировка дифференциала значительно повышает проходимость полноприводного автомобиля. Пока хотя бы одно колесо цепляет дорогу, машина двигается.

Классификация дифференциалов

Различают два основных вида дифференциальных механизмов: межколёсный и межосевой. Межколёсный предназначается для различных автомобилей с приводом на два колеса. Межосевой делит крутящий момент на все четыре. В зависимости от модели дифференциала, используются различные конструктивные решения механизма. В переднеприводных машинах этот узел обычно помещают в картере коробки передач. У заднепрводных раздаточные шестерни размещают в корпусе заднего моста.

Полноприводные внедорожники  используют для размещения дифференциального механизма чаще всего отдельную раздаточную коробку («Land Cruiser», «Нива»). Некоторые производители используют конструкцию с двумя раздельными дифференциалами (Jeep «Cherokee», UAZ «Hunter»),  размещёнными в переднем и заднем мостах.

Устройство и схема работы дифференциала на примере свободного дифференциала

Самым простым устройством на базе планетарного редуктора является свободный дифференциал. Рассмотрим вкратце принцип его действия. Вращение от двигателя передаётся на механизм шестернёй главной передачи. Зубья жёстко передают движение на ведомую шестерню большого размера, находящуюся в корпусе дифференциала.

На ведомой шестерёнке закреплены два конических сателлита с двумя степенями свободы: они вращаются вместе с ведомой шестернёй, и одновременно могут вращаться вдоль своей оси. Когда автомобиль едет прямо, сателлит бежит по большому кругу и передаёт одинаковое вращательное движение на обе полуоси. Как только машина поворачивает, сателлиты совершают вращательные движения вокруг своей оси, и скорость вращения полуосей изменяется. В результате одно из колёс движется медленнее, а другое, описывающее больший поворотный радиус, быстрее.

Зачем необходима блокировка дифференциала?

У свободного дифференциала есть один большой недостаток. В момент пробуксовки одного из колёс, сателлит начинает прокручиваться и передавать весь импульс движения на него. Буксующее колесо крутится с большой скоростью, в то время как стоящее на твёрдой почве второе колесо, бездействует. Особенно опасно, когда такие процессы происходят на большой скорости.

Если на дороге попадается участок с неравномерной обледенелой поверхностью, то машина со свободным дифференциалом может уйти в неуправляемый занос. Для решения этой проблемы используется блокировка дифференциала.

Типы дифференциалов по способу блокировки

Естественным решением предотвращения пробуксовки является временная приостановка одного из компонентов механизма. Существует несколько решений этой задачи: можно временно блокировать одно из колёс, полуось, сам дифференциальный узел или даже двигатель. По способу реализации разделяют блокировки следующих типов: ручная, самоблокирующаяся, электронная.

Дифференциалы с ручной блокировкой

Самым простым вариантом блокирования дифференциального механизма является его ручное отключение. Обычно такая функция реализуется с помощью специального рычага или кнопки в салоне внедорожника. Движением рычага блокируется возможность вращения сателлитов вдоль своей оси, и планетарка становится обычной муфтой. Выполнять подобную операцию следует только во время полной остановки автомобиля с выжатым сцеплением.

Использовать блокировку следует при движении на малых скоростях по сложнопроходимым дорогам. При отключенном дифференциале, автомобиль становится трудноуправляемым и стремится ехать по прямой.

Поэтому ручное управление механизмом раздачи мощности по колёсам требует определённых навыков водительского мастерства. Ручной блокировкой дифференциала оборудуются внедорожники с жёсткой рамой: «Land Cruiser», «Hilux», «Нива» и другие.

Самоблокирующиеся дифференциалы

Для увеличения проходимости автомобиля и упрощения управлением в трудных условиях были созданы несколько моделей самоблокирующихся дифференциалов. Принцип работы этих узлов основан на возникновении блокировки работы узла при определённых обстоятельствах.

Дифференциалы Speed sensitive

Рассмотрим подробнее дифференциалы Speed sensitive, которые срабатывают, если полуоси начинают вращаться на различных угловых скоростях.

Примером автомобиля, где установлен такой тип дифференциала, может служить Toyota «Rav4» с вискомуфтой. Одна часть этого узла закреплена на чашке дифференциала, другая часть на полуоси. В режиме обычного движения или небольшом расхождении в повороте, рабочие поверхности муфты двигаются независимо и не мешают вращению полуосей. Вращение одной из осей, с заметно большей скоростью, приводит к тому, что вискомуфта срабатывает и начинает тормозить движение.

При падении скорости, сила трения уменьшается, и части узла вновь становятся независимыми. Такой дифференциал вполне подходит для автовладельцев, которые не стремятся покорить все вершины бездорожья. В городском режиме и на грунтовых дорогах машины с такими дифференциалами прекрасно себя зарекомендовали. Но у вискомуфты есть проблемные места — в сложной ситуации она не тянет нагрузками, начинает греться, запаздывает со включением и может прийти в нерабочее состояние.

На спецтехнике устанавливают другой тип самоблокирующихся дифференциальных механизмов — кулачковые пары. Примером реализации служит «ГАЗ-66». Данная конструкция узла позволяет в разы повысить проходимость машины, но чревата опасными ситуациями, когда дифференциал самопроизвольно заклинивает. Схема действия проста, как всё гениальное. Вместо планетарки в механизме применяются зубчатые пары. Они свободно поворачиваются при малейших расхождениях в скоростях колёс, а при значительном расхождении заклинивают.

Интересный вариант конструкторского решения самоблокирующегося дифференциала реализован в Kia «Sportage». Основанный на похожих методах, что и вискомуфта, этот тип использует пластины для торможения нежелательных вращений. Принципиальным отличием или существенным усовершенствованием является использование гидравлической системы для сближения фрикционных пластин.

При возникновении большой разницы в скоростях полуосей срабатывает насос, который нагнетает давление масла в системе фрикционов и заставляет пластины сближаться. Таким образом, скорость вращения пробуксовывающего колеса начинает снижаться, и происходит перераспределение крутящего момента.

Дифференциалы Torque sensitive

Более современным и эффективным можно назвать дифферинциалы Torque sensitive, приходящие в рабочее состояние при снижении скорости вращения на одной из полуосей. Такой узел осуществляет контроль за показателями скоростей вращения и снижает их в автоматическом режиме.

Конструктивно такие дифференциальные устройства представляют собой обычный свободный дифференциал с комплектом подпружиненных фрикционных гасителей скорости, размещённых между полуосями и чашкой дифференциала. Принцип действия основан на свойствах гипоидных передач, которые могут самопроизвольно разблокироваться. Различают три основных конструктивных реализации этого типа дифференциалов.

Первый тип использовался на внедорожнике Toyota «Celica GT-4» и назывался Т-1. Каждая полуось в этом узле имеет свои сателлиты, связанные между собой. Таким образом, как только возникает разница в крутящих моментах сателлитов, червяк синхронизирует их, и колёса будут крутиться с одной и той же скоростью. Диапазон их разницы определяется углом наклона зубчиков межсателлитового вала.

Такой механизм приводит к тому, что колёса либо движутся с одной скоростью (при езде по прямой), либо благодаря синхронизированным сателлитам делают обороты с различными скоростями (при повороте). Никаких пробуксовок не возникает. Модель узла трансмиссии с такими характеристиками стала популярна не только среди внедорожников, её установили на спортивную машину Mazda «RX-7» (1991 г.).

В продолжение серии была выпущена модель T-2, более чувствительная к разнице в скоростях. Как и аналогичный механизм Rod Quaife, эта конструкция отличается наличием более сложной передачи между сателлитами вместо червяка. Эта модель приобрела ещё большую популярность и применима для большого количества машин: BMW «Z3», Audi «A4», «A6», «A8», родстеры Honda «S2000», Volkswagen «Passat» (B6), Mazda «MX-5», внедорожники «Range Rover», Hummer.

Третья разновидность дифференциалов модели Torque sensitive называется Т-3 и используется чаще всего в качестве межосевых узлов. Это более совершенная конструкция позволяет автоматически распределять нагрузку между задней и передней осями в определенном промежутке. Обычно это происходит в диапазоне 65 на 35. Если на пути Lexus «GX 470», оснащенного таким дифференциалом, выступает препятствие, то сила тяги у него будет подаваться на те колёса, которые ещё могут зацепить дорожное покрытие.

Дифференциалы с электронным управлением

Механический способ блокировки дифференциала не стоит рассматривать, как единственную разработку, направленную на улучшение проходимости и повышение контроля за автомобилем. Примером может служить система управления трансмиссией с помощью электроники — Traction Control (TRAC) — схема контролирования за тягой и сцеплением колёс. В основе TRAC лежит простой принцип: отслеживание и коррекция частоты оборотов колёс при помощи специальных датчиков.

Как только колесо начинает буксовать, в это время включается тормоз и крутящий момент уходит на другую полуось. На первый взгляд машина будет вести себя, как будто у неё блокировали дифференциал. На самом деле эта система даже эффективнее механической блокировки, проще в исполнении и надежнее. Кроме того, TRAC не создает помех в работе механизмов любых дифференциалов, а является их удачным дополнением. Именно поэтому современные внедорожники, такие как «Hilux», Lexus, «Prado» оборудованы электронным управлением Traction Control.

Активные дифференциалы

Наиболее популярным и современным решением в области конструирования дифференциального узла стало изобретение активного дифференциала. Идея этого механизма в том, чтобы не тормозить полуоси и колёса, а напротив, разгонять их до большей скорости. С помощью электроники и фрикционных сцеплений колесо, бегущее по внешнему кругу, получает в разы больший момент, чем внутреннее.

Благодаря этому техническому решению прохождение крутых поворотов отличается легкостью и устойчивостью. Это обстоятельство сразу же взяли на вооружение производители спортивных автомобилей. Но до выхода в широкое производство этому типу дифференциалов ещё далеко.

Заключение

Дифференциал за годы своего существования прошёл большой путь эволюционного развития и это не удивительно. Конструкторы автомобилей сделали всё возможное, чтобы этот узел стал надёжным и обеспечивал комфортное и беспрепятственное движение автомобиля. Если задаваться вопросом, с каким дифференциалом выбрать машину, то это наиболее улучшенная модель из разряда Torque sensitive, с дополнением в виде электронного управления Traction Control.

Что собой представляет дифференциал

Дифференциал является весьма интересным механическим устройством, известным людям с глубокой древности.

Сравнительно недавно считалось, что впервые механизм, работавший согласно принципу дифференциала применялся в антикитерском механизме, являющем собой весьма интересную находку, поднятую с морского дня. Это не что иное, как своеобразный древнейший калькулятор, предназначенный для осуществления астрономических вычислений. Несмотря на свою древность, идея дифференциала получила истинное признание лишь после появления автомашин.

Что представляет собой дифференциал и каково его назначение

В машине дифференциал является особым механизмом , который распределяет угловые скорости и момент вращения на колёса от основной передачи. Это необходимо для того, чтобы автотранспорт нормально поворачивался, при этом не нарушая равномерность сцепления колёс. При попытке развернуть движущуюся повозку с жёсткой осью вы непременно столкнётесь с тем, что колесо, располагающееся внутри радиуса, начинает пробуксовывать.

В то же время колесо, располагающееся на наружной дуге, которое должно двигаться на порядок быстрее, утрачивает сцепление с поверхностью. Проще говоря, оказывается, что крайне проблематично совершать поворот с парой колёс, насаженных на единую ось. Остаётся лишь выразить сочувствие несчастным лошадям, которым приходится таскать неповоротливые телеги.

Но автомобиль – не телега и в том числе потому, что при совершении им поворотов активируется дифференциал, распределяющий скорость вращения таким образом, чтобы колёса замедлялись внутри дуги поворота и ускорялись в 3 раза при движении по внешней дуге. Это происходит исключительно благодаря механическому распределению момента вращения, без участия со стороны водителя.

Место расположения дифференциала

ПОДРОБНЕЕ ПРО ⇒ ДИФФЕРЕНЦИАЛЫ ⇐ ЧИТАЙТЕ В ИСТОЧНИКЕ

Месторасположения дифференциала диктуется используемым в авто типом привода:

  • В полноприводных машинах наряду с полным приводом устанавливается в раздаточной коробке межосевой дифференциал (распределяющий усилия между задней и передней осями) и межколёсные на каждую из осей;
  • В автомашинах с задним приводом монтируется в заднем мосту на оси ведущей;
  • Переднеприводные автомашины оборудованы передним дифференциалом, располагающимся в коробке передач;
  • Для подключаемого полного привода не требуется межосевого распределителя, в данных авто на каждую ось монтируют межосевой дифференциал.

Дифференциал ставится на ведущую ось потому, что его назначением является распределение момента вращения, поступающего от двигателя, а, следовательно, на оси ведущей.

Особенности устройства и принцип работы

В техническом плане дифференциал обладает весьма простой конструкцией, которая при этом способна выдерживать существенные нагрузки.

По типу он являет собой редуктор планетарный, снабжённый полным набором необходимых составляющих. Он состоит из:

  • Шестерней полуосей, соединённых с сателлитами и не контактирующих с прочими составляющими дифференциала;
  • Сателлитов, закреплённых в «чашке» ведомой шестерни, из-за чего они вращаются одновременно;
  • Ведомой шестерни, связанной с шестерёнками-сателлитами и основной передачей;
  • Шестерни основной передачи, подающей на дифференциал вращение от КПП.

Принцип работы

Дифференциал функционирует следующим образом:

  1. От КПП отходит валик основной передачи, от которого вращение поступает на шестерёнку ведомую;
  2. Шестерёнка ведущая вместе со скреплённой с ней «чашей» (водилом) принимают крутящий момент;
  3. При вращении «чаша» и шестерёнка ведома активизируют движение шестерёнок-сателлитов;
  4. Сателлиты передают вращение на полуоси;
  5. Если нагрузка на оси равномерна (при движении автомашины по прямым дорогам с равномерным покрытием) то вращение сателлитов не происходит. Функционирует исключительно ведомая шестерёнка, в чьей чаше крепятся сателлиты. Вместе с ней они описывают обороты, не осуществляя при этом вращений вокруг собственной оси. Момент вращения, таким образом, поровну на все оси.
  6. При повороте автомашины, когда одно колесо должно замедлить движение, в то время, как второе – ускорить его, сателлиты приводятся в движение. Коническая зубчатая передача при вращении ускоряют одну полуось и замедляют другую. Проще говоря, они осуществляют перераспределение момента вращения в требуемой пропорции без потери усилий.
  7. В случае пробуксовки 1-го колеса активируется блокировочный механизм, без использования которого на колесо, вращающееся быстрее, пришлось бы потратить без остатка весь момент вращения. Без применения авто останавливается в случае попадания хоть одного колеса на любую скользкую поверхность.

Плюсы и минусы

Главный плюс дифференциала заключается в том, что он позволяет осуществлять повороты. Каждое колесо на ведущей оси оперативно, автоматически подстраивается под особенности дорожной ситуации, без какого либо участия со стороны водителя. Это в десятки раз повышает маневренность и безопасность машины. На сегодняшний день различные конструкции дифференциала применяются на всех автомашинах.

Другое достоинство заключается в высоком уровне надёжности узла. Планетарной передаче под силу выдерживать существенные нагрузки. В то же время конструктивные особенности некоторых разновидностей дифференциала способствуют повышению их уровня мощности и износостойкости.

Ключевым минусом дифференциалом является необходимость применения блокировочного механизма для того, чтобы машина могла двигаться как по трудным дорогам, так и по льду. Все типы блокировки должны применяться в обязательном порядке. Следовательно, создаётся вспомогательный механизм, который с течением времени может сломаться.

Помимо того, следует помнить о необходимости контроля за состоянием узла. Это дополнительный узел, в котором следует периодически менять масло, хотя и не слишком часто, а также следить за износом всех элементов конструкции. Надо отметить, что большинство владельцев автомашин забывают о важности данной процедуры.

Разновидности дифференциалов

С течением времени данный аппарат активно совершенствовался и изменялся. На сегодняшний день в автомобилестроении активно применяются всевозможные разновидности дифференциалов, исходя из тех нагрузок, на которые рассчитано авто, для каких дорог оно предназначено и какие цели ставил перед собой конструктор.

  • Согласно распределению усилий на полуоси дифференциал может быть несимметричным и симметричным. В последнем случае шестерни имеют равное количество зубцов, что позволяет симметрично распределить вращения. Если количество зубцов неравное, то распределение усилий происходит несимметричным образом, что крайне выгодно внедорожникам высокого уровня проходимости.
  • Согласно конструктивным особенностям различают три типа дифференциалов: червячный, цилиндрический и конический. Название диктуется типом передачи, применяемым для осуществления вращения полуосей. На сегодняшний день наибольшей популярностью пользуются модели конического типа.

Разновидности блокировки дифференциала

Блокировочная система была создана для внедорожников, для которых пробуксовка любого из колёс может привести к остановке авто.

ПОДРОБНЕЕ ПРО БЛОКИРОВКИ ДИФФЕРЕНЦИАЛА

Различают три главных типа блокировки:

  1. Электронная блокировка. Являет собой имитацию функционирования дифференциала. Электроблокировка применяется в антипробуксовочных электросистемах. В случае необходимости тормоз замедляет буксующее колесо. После этого усилие перераспределяется дифференциалом, увеличивая нагрузку на 2-ю полуось, характеризующуюся лучшим сцеплением с дорожным полотном.
  2. Самоблокировка либо автоблокировка. Это система, облегчающая процесс управления машиной, избавляя тем самым водителя от необходимости лично блокировать дифференциал. Данный тип также именуется дифференциалом повышенного трения.
  3. Ручная блокировка дифференциала. Данная система предполагает самостоятельное включение и выключение водителем блокировки согласно собственному усмотрению. Возле места водителя располагается клавиша либо рычаг управления блокировкой, посредством которых осуществляется принудительная остановка процесса вращения сателлитов вокруг собственной оси. Работа дифференциала фактически начинается так же, как и во время движения по прямой, равномерно распределяя усилие на обе оси. В процессе этого происходит существенное ухудшение управляемости, поскольку крайне проблематично осуществлять повороты, если дифференциал заблокирован.

Различают два типа самоблокирующихся дифференциалов:

  1. Speed Sensitive. Блокировка осуществляется посредством вискомуфты, срабатывающей тогда, когда одна полуось движется быстрее другой.
  2. Torque. Блокировка, активизирующаяся от разницы момента крутящего момента на полуосях. Во время пробуксовки активируются гасители скорости, которые подтормаживают полуось, которая вращается быстрее другой.

В современных автомашинах применяется несколько разновидностей дифференциалов:

  • Torsen. Это коническо-червячный, комбенированный механизм. Благодаря своей высокой надёжности и мощности он применяется для езды в условиях крайнего бездорожья.
  • Кулачковая (полная) блокировка. Предполагает ручную блокировку из салона авто. Довольно неудобен, но, не смотря на это, данный вид продолжает использоваться на всех внедорожных автомобилях. Помимо того существует довольно много сторонников данного способа блокировки.
  • Дисковая блокировка. Являет собой конструкцию с несколькими дисками, муфтами и коническими шестернями. В случае разности в скорости вращения полуосей стыки между шестернями разъединяются, и происходит блокировка системы, вследствие чего скорость вращения полуосей выравнивается.
  • Вискомуфта. Данное блокировочное устройство базируется на использовании жидкости с переменной влажностью. Уровень вязкости данной жидкости зависит от скорости её перемещения (соотношения скорости вращения правой и левой полуосей). Вплоть до 100-процентной блокировки контактных блоков дисков. Вискомуфту монтируют на легковые автомашины и кроссоверы. Она не подходит для использования в условиях крайнего бездорожья.
  • Квайф. Это наиболее простая конструкция. Её ключевая особенность заключается в применении нескольких пар сателлитов, которые сцепляются друг с другом. Возникающая сила трения заставляет механизм автоматически подстраиваться под дорожные условия, осуществлять грамотное распределение момента вращения во время пробуксовки и поворотов.

Итог

На сегодняшний день дифференциал применяется абсолютно на всех автомашинах, что является свидетельством его незаменимости. Для большинства владельцев авто не имеет значения что именно располагается под днищем их «железного коня». Тонкости и нюансы данного узла интересуют разве что любителей автомобилей и езды по суровому бездорожью. Однако чем качественнее работает этот узел, тем безопаснее и увереннее может чувствовать себя автовладелец при совершении манёвров на дороге.

Сайт источник vaznetaz.RU

Дифференциал (механика) — это… Что такое Дифференциал (механика)?

Устройство дифференциала (центральная часть)

Дифференциа́л — это механическое устройство, которое делит момент входного вала между выходными валами, которые называются полуосями. Наиболее широко применяется в конструкции привода автомобилей, где момент от выходного вала коробки передач (или карданного вала) поровну делится между полуосями правого и левого колеса. В полноприводных автомобилях также может применяться для деления момента в заданном соотношении между ведущими осями, хотя здесь достаточно распространены конструкции и без дифференциала (например, с вискомуфтой).

Назначение

Необходимость применения дифференциала в конструкции привода автомобилей обусловлена тем, что внешнее колесо при повороте проходит более длинную дугу, чем внутреннее. То есть при вращении ведущих колёс с одинаковой скоростью поворот возможен только с пробуксовкой, а это негативно сказывается на управляемости и сильно повышает износ шин.

Назначение дифференциала в автомобилях:

  • позволяет ведущим колёсам вращаться с разными угловыми скоростями;
  • неразрывно передаёт крутящий момент от двигателя на ведущие колёса;
  • в сочетании с главной передачей служит дополнительной понижающей передачей.

В случае единственного приводного колеса или отдельного двигателя для каждого из ведущих колёс дифференциал не требуется. В конструкции раллийных автомобилей иногда дифференциал намертво блокируют (заваривают), жёстко связывая колёса ведущей оси – это допустимо, так как на гравии или снегу в ралли повороты проходятся только с заносом. Также дифференциал отсутствует в конструкции картов, при этом гибкость их рам обычно позволяют вывешивать ведущее заднее колесо с внутренней стороны поворота без отрыва передних колёс от трассы. В веломобилях с ведущей осью вместо дифференциала часто применяются более простые и доступные трещотки (обгонные муфты) в колёсах – такой привод допускает вращение колёс на ведущей оси с разной скоростью, но при этом весь момент передаётся только на то колесо, которое медленнее вращается.

Расположение

На автомобилях с одной ведущей осью дифференциал располагается на ведущей оси.

На автомобилях со сдвоенной ведущей осью два дифференциала, по одному на каждой оси.

На автомобилях с подключаемым полным приводом по одному дифференциалу на каждой оси. На таких машинах не рекомендуется ездить по дорогам с включенным полным приводом.

На автомобилях с постоянным полным приводом есть три дифференциала: по одному на каждой оси (межколёсный), плюс один распределяет крутящий момент между осями (межосевой).

При трёх или четырёх ведущих мостах (колёсная формула 6×6 или 8×8) добавляется ещё межтележечный дифференциал.

Устройство

Дифференциал автомобиля Porsche Cayenne в разрезе

Классические автомобильные дифференциалы основаны на планетарной передаче. Карданный вал 1 через коническую зубчатую передачу передает вращение на корпус дифференциала 2. Корпус дифференциала через независимые друг от друга шестерни (сателлиты) 3 вращает полуоси 4. Такое зацепление имеет не одну, а две степени свободы, и каждая из полуосей вращается с такой скоростью, с какой может. Постоянна лишь суммарная скорость вращения полуосей.

Проблема буксующего колеса

Обычный («свободный») дифференциал отлично работает, пока ведущие колёса неразрывно связаны с дорогой. Но, когда одно из колёс оказывается в воздухе или на льду, то крутится именно это колесо, в то время как другое, стоящее на твёрдой земле, теряет всякую силу. Может показаться, что обычный дифференциал – это бессмысленный механизм, который направляет крутящий момент двигателя именно на то колесо, которое легче прокручивается. Конечно, целесообразнее было бы передавать больше крутящего момента на колесо с лучшим сцеплением, но этого не происходит в силу устройства дифференциала.

Дело в том, что создаваемый двигателем момент зависит от силы реакции на каждом из ведущих колёс автомобиля. В случае потери сцепления одним из колёс, его сопротивление падает, а раскрутка происходит без существенного увеличения момента сопротивления (трение скольжения в пятне контакта меньше трения покоя и несущестенно зависит от скорости пробуксовки). В момент когда колесо начинает проскальзывать, моменты на колесах тоже равны друг другу, но при этом они равны наименьшей силе реакции точки опоры в системе (т.е. у проскальзывающего колеса), а весь лишний момент (который превышает момент точки опоры) уходит в раскрутку буксующего колеса.

Данную ситуацию можно выразить следующим выражением: момент не буксующего колеса равен моменту буксующего колеса плюс момент на раскрутку буксующего колеса.

Способы решения проблемы буксующего колеса

Ручная блокировка дифференциала

По команде из кабины шестерни дифференциала блокируются, и колёса вращаются синхронно. Таким образом, дифференциал стоит блокировать перед преодолением сложных участков пути (вязкий грунт, препятствия), и затем отключать блокировку после выезда на обычную дорогу. Применяется в вездеходах и внедорожниках.

При езде на таких автомобилях чаще всего не рекомендуется включать блокировку, когда автомобиль движется. Также нужно знать, что крутящий момент, создаваемый мотором, настолько велик, что может сломать механизм блокировки или полуось. Обычно производители автомобиля отдельно указывают рекомендованную максимальную скорость движения при заблокированном дифференциале, в случае ее превышения возможны поломки трансмиссии. Включенная блокировка, особенно в переднем мосту, отрицательно влияет на управляемость.

Электронное управление дифференциалом

На внедорожниках, снабжённых антипробуксовочной системой (TRC и другие), если одно из колёс буксует, оно подтормаживается рабочим тормозом.

Похожее решение было применено в «Формуле-1» в 1998 г. в команде «Макларен»: в повороте внутреннее колесо подтормаживалось рабочим тормозом. Эту систему быстро запретили, однако в Формуле-1 прижилась конструкция фрикционного дифференциала, в котором фрикцион дополнительно управляется компьютером. В 2002 году технический регламент был ужесточён; с того же (2002) года и по сей день в Формуле-1 разрешены только дифференциалы простейшего типа.

Преимущество электронного управления в том, что повышается тяга в повороте, и степень блокировки можно настроить в зависимости от предпочтений гонщика. На прямой совсем не теряется мощность двигателя. Недостаток в том, что датчики и исполнительные механизмы обладают некоторой инерцией, и такой дифференциал нечувствителен к быстро меняющимся дорожным условиям.

Фрикционный самоблокирующийся дифференциал

Этот тип дифференциала (как, впрочем, и вязкостная муфта) основан на том, что на прямой полуоси вращаются синхронно с корпусом дифференциала, но в повороте появляется разница в угловых скоростях.

Между корпусом дифференциала 2 и полуосевой шестерней 4 установлен фрикцион (в зависимости от конструкции, фрикцион может быть установлен с одной стороны или с двух; на ходовые качества это не влияет). Когда автомобиль движется по прямой, корпус и шестерня вращаются с одной и той же скоростью, и потерь нет. При появлении разницы в скоростях вращения корпуса и шестерни на отстающую шестерню подается дополнительный крутящий момент из-за наличия трения между шестерней и корпусом дифференциала.

Этот вид дифференциала требует периодического обслуживания (так как трущиеся части фрикциона изнашиваются, снижается сила трения и эффективность блокировки) и поэтому редко устанавливается на серийные машины (в основном на спортивные и тюнингованные)

Вязкостная муфта (Вискомуфта, Viskodrive)

Упрощённый вариант фрикционного дифференциала. На одной из полуосей имеется резервуар, заполненный вязкой дилатантной жидкостью. В эту жидкость погружены два пакета дисков; один соединён с ротором, второй с полуосью. Чем больше разница в скоростях колёс, тем больше разница в скоростях вращения дисков и тем больше вязкое сопротивление.

Достоинство такой конструкции в простоте и дешевизне. Недостаток в том, что вязкостная муфта довольно инерционна и отказывается работать на полном бездорожье. Хороших ходовых качеств вязкостная муфта не обеспечивает и применяется только в «паркетниках» (вседорожниках, которые жертвуют проходимостью ради комфорта) между осями. Для установки в качестве осевого дифференциала такая конструкция слишком громоздка.

Иногда вместо дифференциала ставят коническую зубчатую передачу с вязкостной муфтой на одной из полуосей.

Кулачковый/зубчатый самоблокирующийся дифференциал

Принцип действия аналогичен, но полуоси соединяются зубчатой или кулачковой парой. Таким образом, при пробуксовке одного из колёс дифференциал резко блокируется. Поэтому такая система применяется только в военной и специальной технике (например, в бронетранспортёрах), где нужно большое тяговое усилие и долговечность в ущерб управляемости.

Гидророторный самоблокирующийся дифференциал

Попытка повысить эффективность и долговечность фрикционного дифференциала. При возникновении разницы в угловых скоростях насос закачивает жидкость в цилиндр, и поршень сжимает фрикционный пакет, блокируя дифференциал.

DPS

Основная статья: DPS

Dual Pump System — система с двумя насосами, автоматически подключающая вторую ось, когда не хватает одной. Применяется в системах полного привода Honda. Достоинства: работает автоматически, на хорошей дороге экономит бензин. Недостатки: ограниченная проходимость, сложность, ограничения на буксировку.

Шестеренчатые самоблокирующиеся дифференциалы

Существует три типа таких дифференциалов — планетарные, типа Quaife и типа Torsen. Все они основаны на свойстве косозубой или червячной передачи «заклинивать» при определённом соотношении крутящих моментов. Такие дифференциалы передают бо́льшую часть крутящего момента (до 80 %) небуксующему колесу.

Применяются во внедорожниках и гоночных автомобилях. Недостатки: сложность; бо́льшая потеря мощности, чем у обычного дифференциала.

Дифференциал типа Torsen изобретён в 1958 г. американцем Верноном Глизманом. Имеет достоинства вязкостной муфты и не имеет её недостатков. Принцип работы основан на свойстве червячной передачи «расклиниваться». Название Torsen произошло от англ. Torque sensitive («чувствительный к крутящему моменту»). Torsen — товарный знак JTEKT Torsen North America Inc.

Разновидностей конструкций не так уж и много — можно выделить три основных:

Первый тип(T-1) Червячными парами являются шестерни ведущих полуосей и сателлиты. При этом каждая полуось имеет собственные сателлиты, которые парно связанны с сателлитами противоположной полуоси обычным прямозубым зацеплением. Следует отметить, что ось сателлита перпендикулярна полуоси. При нормальном движении и равенстве передаваемых на полуоси моментов, червячные пары «сателлит / ведущая шестерня» либо остановлены, либо проворачиваются, обеспечивая разницу угловых скоростей полуосей в повороте. Как только дифференциал пытается отдать момент на одну из полуосей, то червячную пару этой полуоси начинает расклинивать и блокировать с чашкой дифференциала, что приводит к частичной блокировке дифференциала. Данная конструкция работает в самом большом диапазоне отношений крутящего момента — от 2.5/1 до 5.0/1, то есть является самой мощной в серии. Диапазон срабатывания регулируется углом наклона зубцов червяка.

Второй тип(T-2) В данном случае, оси сателлитов параллельны полуосям. Сателлиты расположены в своеобразных карманах чашки дифференциала. При этом парные сателлиты имеют косозубое зацепление, которое расклиниваясь, так же участвует в процессе блокировки. Подобное устройство имеет и дифференциал TrueTrac компании EATON. Даже у нас в России появилось производство аналогичных дифференциалов под отечественные автомобили УАЗ и.т.д.

Третий тип(Т-3) Планетарная структура конструкции позволяет сместить номинальное распределение момента в пользу одной из осей. Срабатывание частичной блокировки происходит при 20-30 % разнице в передаваемых на оси моментах. Подобная структура дифференциала делает его компактным, что в свою очередь, упрощает конструкцию и улучшает компоновку раздаточной коробки.

В отличие от других конструкций, датчики вращающего момента работают практически в любых условиях. Даже если колеса вращаются с различными скоростями (поворот, прохождение через ухабы), они тем не менее всегда получают вращающий момент основанный на сцеплении.

Данные дифференциалы не требуют применения специальных присадок к маслу (в отличие от фрикционных дифференциалов), однако лучше использовать качественное масло для нагруженных гипоидных передач.

См. также

Ссылки

Как работает дифференциал?

Автолюбители любят свою терминологию. Коллектор, крутящий момент, дифференциал. Энтузиасты используют эти термины с большим энтузиазмом, в то время как средний автомобилист кивает, не имея ни малейшего представления о том, о чем идет речь.

Если вы являетесь поклонником Top Gear или его мегабюджетного конкурента: The Grand Tour, вы можете узнать выражение «дифференциал повышенного трения». Вы, вероятно, знаете, что это положительная вещь и используется на высокопроизводительных автомобилях, но, возможно, не совсем уверены, почему.

Чтобы ввести нас всех в курс дела, давайте сначала объясним, что такое дифференциал.

ЧТО ТАКОЕ ДИФФЕРЕНЦИАЛ?

Проще говоря, дифференциал — это система, передающая крутящий момент двигателя на колеса. Дифференциал берет мощность от двигателя и разделяет ее, позволяя колесам вращаться с разной скоростью.

Вы, возможно, спросите, почему я хочу, чтобы колеса вращались с разной скоростью?

Если вы автолюбитель, это, наверное, до боли очевидно.Опять же, если вы автолюбитель, вы не будете читать статью, объясняющую, как работает дифференциал.

Все сводится к основам физики.

Представьте себе автомобиль из картонной коробки с колпачками от бутылок с молоком, навинченными на соломенные оси. Вы можете крутить его вперед и назад сколько угодно. Он будет катиться свободно и плавно.

Поверните его за угол, и у вас не будет проблем, так как каждое колесо может вращаться независимо от другого.

Теперь попробуйте приклеить колеса к соломенной оси.Вы заметите, что колеса теперь скользят и скользят по полу, когда вы пытаетесь повернуть. Это связано с тем, что каждое из колес должно пройти разное расстояние, но они заблокированы вместе на одной оси.

Давайте увеличимся на ступеньку выше. Представьте, что вы пытаетесь развернуть 2-тонный автомобиль со скоростью 60 миль в час с этими заблокированными колесами. Колеса не будут просто прыгать по дороге. Их сильно вдавливают в асфальт. Эти огромные силы создают огромную нагрузку на всю конструкцию автомобиля.

Вам вообще будет сложно поворачивать, не говоря уже о плавном и безопасном повороте на высоких скоростях.

Инженеры должны были придумать хитрый способ подключения колес к выходной мощности двигателя, но позволить каждому колесу двигаться с отличной от другого скоростью.

ВОТ КАК ЭТО РАБОТАЕТ

Когда смотришь на полный современный дифференциал — он кажется невероятно сложным.

Однако, если вы систематически разберете его и поймете основы того, чего он пытается достичь и как он пытается этого достичь, вы заметите, что это действительно очень красивая вещь.

Взгляните на дифференциал в ретро-стиле, посмотрите это видео от Chevrolet Motors.

Теперь, когда мы понимаем основы дифференциала или в данном случае «открытого дифференциала», давайте немного подробнее обсудим дифференциал повышенного трения (LSD).

Представьте, что вы находитесь на трассе и пытаетесь выйти из крутого поворота на скорости 50 миль в час. Вся эта сила пойдет по пути наименьшего сопротивления.

Весь вес смещен в одну сторону.Вся эта мощность просто будет вращать внутреннее колесо, что приведет к огромной потере мощности или вращению и огромной аварии.

LSD существует, чтобы свести к минимуму эту потерю привода. Система сцепления обеспечивает трение с каждой стороны оси, позволяя автомобилю перераспределять крутящий момент на каждое колесо, позволяя снизить мощность настолько, насколько это необходимо. Если вы опытны за рулем, вы даже сможете управлять автомобилем в повороте, используя только силу.

Как мы уверены, вы можете себе представить: весь дифференциальный механизм должен справляться с огромной силой, что является лишь одной из причин, по которой эти компоненты сделаны из самых прочных материалов.Не соломинки и крышки от молочных бутылок.

Дифференциалы должны быть чрезвычайно прочными. Когда автомобили были медленнее и требовательнее, можно было обойтись более дешевыми металлами. Это просто больше не так.

Даже самые простые автомобили сегодня могут комфортно двигаться со скоростью более 90 миль в час и способны безопасно проходить повороты на относительно высоких скоростях. Высококачественные компоненты больше не предназначены для гоночных трасс.

MAT FOUNDRY GROUP ЯВЛЯЕТСЯ ВЕДУЩИМ ПРОИЗВОДИТЕЛЕМ КОМПЛЕКТУЮЩИХ ДЛЯ АВТОМОБИЛЕЙ ИЗ СЕРОГО И КОВКОГО ЧУГУНА.ЧТОБЫ УЗНАТЬ БОЛЬШЕ О НАС ПОСМОТРЕТЬ НАШИ ПРОДУКТЫ ИЛИ СВЯЖИТЕСЬ С НАМИ СЕГОДНЯ

Дифференциальная служба — Что нужно знать

Чесать голову? Не волнуйтесь, если вы не знаете, что такое дифференциал, вы узнаете это через мгновение. Дело в том, что если вы едете на машине где-нибудь в Айове, у вас есть дифференциал. Независимо от того, является ли ваш автомобиль переднеприводным, заднеприводным или полноприводным, у вас есть дифференциал. У некоторых автомобилистов Де-Мойна может быть даже два или три.

Неудивительно, что работа дифференциала состоит в том, чтобы компенсировать различия.Конкретно разница в скорости вращения колес при повороте. Например, представьте, что вы занимаете угол рядом с вашим домом. Ваше внутреннее колесо имеет более короткий путь, чем внешнее колесо, когда вы поворачиваете за угол. Это означает, что ваше внешнее колесо должно вращаться быстрее, чтобы идти в ногу с внутренним колесом.

Дифференциал позволяет колесам вращаться с разной скоростью, обеспечивая при этом мощность вашего автомобиля. Без дифференциала шины водителей Айовы царапали и прыгали по тротуару во время поворотов, как ранние автомобили.

Вы когда-нибудь замечали большую выпуклость посередине задней оси грузовиков? Это дифференциал. Заднеприводные автомобили имеют задний дифференциал. Большинство полноприводных грузовиков и внедорожников также имеют аналогичный дифференциал на передней оси. Дифференциал переднеприводных автомобилей называется коробкой передач, потому что он объединяет дифференциал и трансмиссию в одном блоке. Полноприводный автомобиль будет иметь дифференциал или раздаточную коробку, которая регулирует разницу скоростей между передними и задними ведущими колесами.

Некоторым водителям Де-Мойна это может показаться немного сложным, но вы можете видеть, что вся мощность двигателя направляется через ваши дифференциалы. Они достаточно прочны, чтобы справиться с работой, но, как мы уже говорили ранее, их нужно правильно смазывать , чтобы оставаться прочными. Поэтому время от времени вам нужно планировать дифференциальное обслуживание в Де-Мойне в All Pro Serviceenter. Использованная дифференциальная жидкость сливается и заменяется чистой жидкостью. Некоторые автопроизводители советуют устанавливать в некоторые дифференциалы специальные присадки.

Обслуживайте свой дифференциал по телефону All Pro Serviceenter .

Рекомендации по времени и интервалу обслуживания дифференциала могут сильно различаться в зависимости от автомобиля. Коробка передач переднеприводного автомобиля будет нуждаться в обслуживании чаще, чем задний дифференциал пикапа, поэтому обратитесь за рекомендациями к специалисту Des Moines All Pro Servicenter или к руководству пользователя вашего производителя.

То, как и где вы водите, также будет иметь решающее значение.Если вы едете по грунтовым дорогам или через ручьи вокруг Де-Мойна, штат Айова, вам нужно будет обслуживать дифференциал гораздо раньше, чем если бы вы всегда оставались на скоростных автомагистралях Айовы.

Автомобильный дифференциал | Строительство автомобилей

Внешнее и внутреннее колеса проходят разное расстояние за один и тот же промежуток времени при повороте автомобиля. Внутреннее колесо проходит меньший путь по внутренней линии, чем внешнее колесо. Поэтому момент вращения внешнего колеса должен быть больше, чем внутреннего.

Подобное явление происходит при прямолинейном движении, если задние колеса автомобиля имеют разные диаметров, что вполне возможно при неравномерном распределении нагрузки на автомобиль кузова, неравномерный износ шин, разное внутреннее давление в шинах и когда езда по плохим дорогам.

Дифференциал предназначен для обеспечения вращения ведущих колес с разной скоростью.

Типы дифференциала в автомобиле

Различают три основных типа автомобильных дифференциалов:

  • шестерня дифференциала;
  • Безредукторный дифференциал;
  • Червячный дифференциал.

Дифференциал может быть обычным или управляемым центральным дифференциал (дифференциал повышенного трения). Зубчатые дифференциалы обычные, а безредукторные и червячные дифференциалы относятся к дифференциалам повышенного трения.

Дифференциалы делятся симметричные и асимметричные в зависимости от того, равномерно ли он распределяет крутящий момент между полуосями или нет на равных.

Как работает дифференциал Работа?

Чтобы понять, что делает дифференциал, вы можете посмотреть рисунок 1. На рисунке ниже показано, как работает дифференциал.

а – при движении по прямолинейной траектории; б — при движении автомобиля в повороте; 1 и 8 – полуоси; 2 и 6 – полуоси шестерни; 3 – ведомое колесо главной передачи; 4 – ось сателлита; 5 и 9 – сателлиты; 7 – коробка дифференциала.

Зубчатый симметричный дифференциал

На рис. 2 показаны узлы симметричного дифференциала, устанавливаемого между полуосями ведущих колес. Две чашки дифференциала 1 и 5 соединены болтами 6. На коробке дифференциала находится ведомая шестерня главной передачи, обеспечивающая привод вращения коробки передач.

Рис. 2. Детали симметричного дифференциала: 1 и 5 чашки дифференциала; 2 и 7 – шайбы; 3 – полуосевые зубчатые колеса; 4 – сателлиты; 6 – болты; 8 – крестовина дифференциала.

Крестовина 8 зажата между чашками дифференциала, на шипах которых установлены цилиндрические конические шестерни, так называемые сателлиты 4, находящиеся в зацеплении с двумя коническими шестернями 3, могут свободно вращаться и могут вращать.

Зубчатые колеса с внутренним шлицы соединены со шлицевыми концами полуосей, свободно проходя через отверстия в коробке дифференциала. На внешних концах осей находятся колеса. Шайбы 2 и 7 размещены под торцевыми поверхностями сателлитов и полуосевые шестерни для уменьшения трения.

Когда дифференциал коробка 7 вращается, она вращает полуоси 1 и 8 через полуосевые шестерни 2 и 6 и спутники 5 и 9.

передача крутящего момента происходит в следующем порядке: через ведомое колесо 3 главной передачи к коробке дифференциала 7, к оси 4 сателлитов, к сателлиты 5 и 9, к полуосевым шестерням 2 и 6 и к полуоси валы 1 и 8. Сателлиты, кроме того, могут вращаться на собственных осях, поэтому они может изменять частоту вращения полуосевых шестерен относительно дифференциальная коробка.

Если сателлиты не вращаются вокруг оси, то валы обеих полуосей вращаются в одинаковая скорость. Это происходит, когда автомобиль движется по прямой и ровной дороге, когда задние колеса с одинаковым сопротивлением качению проходят один и тот же путь. И поэтому они имеют одинаковую скорость вращения.

При повороте автомобиля вправо сателлиты, вращаясь на своих осях, обходят полуосевые шестерни и увеличивают скорость вращения полуосевой шестерни 2 и связанных с ней полуосей 1 и колес.В это время скорость вращения полуосевой шестерни 6 снижается. При этом снижается частота вращения полуоси 8 и колеса, связанного с зубчатым колесом 6. Частота вращения коробки дифференциала всегда остается половиной суммы скоростей вращения левого и правого полуосей.

Центр дифференциал

В автомобилях с двумя ведущих мостов используется межосевой дифференциал. Случай межосевого дифференциала крепится к картеру главной передачи промежуточного моста.Передний центр чашка дифференциала крепится болтами к задней чашке. Дифференциальный механизм – это размещенного внутри, включающего в себя сателлиты с крестовиной, коническую шестерню из привод промежуточного моста и ведущее колесо заднего моста.

Шестерня с шлицы находятся в постоянном зацеплении с конической шестерней главной передачи промежуточная ось, и колесо с валом, передающим вращение главная передача заднего моста. Шестерня имеет наружные зубья, которыми внутренняя зубчатая муфта и муфта блокировки дифференциала находятся в постоянном обязательство.

Конструкция межосевого дифференциала

а – конструкция межосевого дифференциала; б – выключатель механизма блокировки; 1 – ведомая коническая шестерня; 2 – картер главной передачи; 3 – ведущее цилиндрическое зубчатое колесо; 4 – опорная шайба сателлита; 5 – спутник; 6 – втулка сателлита бронзовая; 7 – полуосевая шестерня; 8 – опорная шайба полуосевой шестерни; 9 – крестовина; 10 – ведомая цилиндрическая шестерня; 11 – фланец; 12 – корпус межосевого дифференциала; 13 – передняя чашка дифференциала; 14 – микропереключатель; 15 – вилка блокировки муфты; 16 – активация запорного механизма; 17 – ведущая коническая шестерня; 18 – приводной вал заднего моста; 19 – гайка стопорная; 20 – распорная втулка; 21 – муфта замка; 22 – внутренняя зубчатая муфта; 23 – коническая шестерня ведущего промежуточного моста; 24 – коническая шестерня ведущего заднего моста; 25 – стержень; 26 – корпус; 27 – нажимная пружина; 28 – возвратная пружина; 29 – стакан шатуна; 30 – мембрана.

Как работает межосевой дифференциал

Когда вилка движется муфту вперед, последняя скользит по наружным зубьям внутренней муфта и входит в зацепление с наружными зубьями правой чашки дифференциала, соединение шестерни с корпусом дифференциала с блокировкой центра дифференциал.

Во избежание механизм блокировки от выключения, внутренняя зубчатая муфта имеет два зубчатые венцы снаружи, а толщина зубьев внешнего зубчатого венца составляет больше 0.на 4 мм больше толщины зубьев внутреннего зубчатого венца. срабатывания запорного механизма, водитель должен открыть клапан, направляя сжатый воздух между крышкой и мембраной запорного механизма. мембрана сжимается, прогибается и преодолевает сопротивление пружины, действует на чашку стержня через пружину и перемещает стержень, а вместе с ним розетка.

При этом замыкаются контакты микровыключателя, включающего контрольную лампу на панели приборов.Принудительная блокировка дифференциала применяется при движении по скользким и раскисшим грунтовым дорогам. Наличие дифференциала в приводе к ведущим колесам автомобиля иногда негативно сказывается на его проходимости. Если одно из ведущих колес попадает на скользкий участок дороги, а другое катится по сухому участку, то передача значительного крутящего момента на колесо, движущееся по сухому участку, за счет дифференциала невозможна.

В этом случае колесо, расположенное на скользком участке, пробуксовывает, а другое встает неподвижный.

Это происходит в результате того, что каждый сателлит представляет собой равноплечую балку, распределяющую действующую на него силу между полуосевыми шестернями поровну. Если одно колесо попадает на скользкий участок дороги, то соединенная с ним полуосевая передача оказывает меньшее сопротивление сателлиту и воспринимает на себя весь передаваемый момент, в то время как другое колесо остается неподвижным. Этот недостаток устраняется блокировкой дифференциала.

В этом случае оба полуосевые шестерни будут вращаться с одинаковой скоростью принудительно.Это обеспечивается соединение зубчатых колес друг с другом.

Дифференциальная служба

Дифференциал детали необходимо смазывать, так как они нагружаются значительными усилиями. Для улучшения подачи смазки к этим деталям и повышения износостойкость опорных шайб сателлитов, на них установлен маслоуловитель коробка дифференциала. Дифференциалы легковых автомобилей обычно имеют два спутников, а грузовики и автобусы имеют четыре спутника.

Что происходит внутри дифференциала вашего автомобиля?

Ключевым элементом эффективной передачи мощности автомобиля на землю является дифференциал, который использует зубчатую передачу для регулирования распределения мощности между колесами на оси.В этом видео показано, как именно это работает.

Видео снято компанией Banks Power, занимающейся послепродажным обслуживанием, и служит рекламой крышек дифференциалов компании, но дает редкое представление о том, что на самом деле происходит внутри дифференциала. Бэнкс установил прозрачную пластиковую крышку на задний дифференциал Ford F-150 Harley Davidson 2003 года и проехал колеса со скоростью, эквивалентной 15 и 30 милям в час, чтобы показать дифференциал в действии.

Первое, что вы можете заметить, это то, что в неподвижном состоянии уровень масла выглядит довольно низким.Это нормально, так как вращение зубчатого венца перемещает масло туда, куда ему нужно.

Дифференциалы могут работать несколькими способами. При обычном движении по асфальту дифференциал позволяет внутреннему колесу вращаться быстрее при прохождении поворотов, что помогает автомобилю легче проходить повороты.

2017 Mercedes-AMG C63 S Coupe Дифференциал вектора крутящего момента

Большинство автомобилей имеют открытые дифференциалы, что означает, что мощность всегда будет идти по пути наименьшего сопротивления. Это позволяет внутреннему колесу быстрее вращаться в поворотах, но если это колесо теряет сцепление с дорогой, дифференциал позволит ему продолжать вращение, не передавая мощность на противоположное колесо.

Следующим шагом после открытого дифференциала является самоблокирующийся дифференциал. Они популярны в дорожных автомобилях с высокими характеристиками, поскольку они по-прежнему позволяют одному колесу вращаться быстрее при прохождении поворотов, но могут частично блокироваться для перенаправления мощности, если это колесо теряет сцепление с дорогой.

Некоторые полноприводные автомобили делают еще один шаг вперед с полностью блокируемыми дифференциалами, которые фиксируют распределение мощности на уровне 50/50. Когда оба колеса вращаются с одинаковой скоростью, это не очень удобно для прохождения поворотов, поэтому блокировка дифференциалов ограничена использованием на бездорожье.

Современные электронные средства, такие как контроль тяги или системы управления вектором крутящего момента, также могут влиять на передачу мощности на отдельные колеса. Будущие электромобили могут даже использовать отдельные двигатели для привода каждого колеса, полностью отказавшись от дифференциалов. Однако пока нет замены знакомому механическому дифференциалу.

Что такое дифференциальная жидкость и для чего она нужна?

Дифференциальную жидкость вашего автомобиля, грузовика или внедорожника следует менять каждые 30 000–60 000 миль в зависимости от того, что рекомендует производитель вашего автомобиля.Большинство людей не думают о дифференциальной жидкости; они не думают об этом, как о замене масла. Тем не менее, эта жидкость имеет решающее значение для коробки передач вашего автомобиля, поэтому компания Righter’s Auto Repair предлагает различные услуги. Давайте поговорим о дифференциальной жидкости и о том, как она помогает вашему автомобилю каждый раз, когда вы им управляете.

Что такое дифференциал?

Ваша коробка передач официально называется дифференциалом. Эта часть работает с карданным валом, чтобы передать вращение трансмиссии на ведущие колеса.Внутри дифференциала вы найдете множество шестерен, отсюда и другое название «коробка передач». Если вы управляете автомобилем, в котором ведущие колеса расположены в стороне от трансмиссии, то есть на другом конце автомобиля, или если вы управляете автомобилем с полным или полным приводом, у вас, вероятно, есть дифференциал. В случае 4WD и AWD у вас могут быть дифференциалы как на передних, так и на задних колесах. Обратитесь к руководству пользователя, чтобы узнать, есть ли в вашем автомобиле дифференциал или дифференциалы.

Что такое дифференциальное масло?

Там, где есть шестерни, есть трение.Введите дифференциальное масло, чтобы предотвратить это трение. Шестерни работают вместе, и чем больше они работают, тем горячее они становятся. Как и моторное масло вашего автомобиля, дифференциальное масло смазывает шестерни дифференциала, чтобы уменьшить трение, которое они создают, и, следовательно, тепло. По сути, дифференциальное масло очень похоже на моторное масло с некоторыми отличиями. Дифференциальное масло гуще моторного масла и более вязкое. Он прилипает к зубчатым колесам, покрывает их и проникает во внутренние механизмы зубчатых колес. Однако не думайте о дифференциальном масле как о моторном масле.Они классифицируются отдельно и имеют разные роли.

Что делает дифференциальное масло?

Как мы упоминали в предыдущем абзаце, дифференциальное масло смазывает шестерни дифференциала. По мере старения масла оно может разрушаться и становиться менее эффективным. Старое, сломанное или даже вытекающее дифференциальное масло может повредить шестерни. Общие проблемы, связанные с отказом масла в дифференциале, включают перегрев шестерен, блокировку или поломку шестерен. Вот почему важно проверить руководство пользователя, чтобы узнать, есть ли у вас коробка передач, и если да, то когда вам нужно заменить масло в дифференциале.Это предотвращает дорогостоящий ремонт автомобиля, хотя мы можем отремонтировать и даже заменить вашу коробку передач, если она была повреждена.

Авторемонтная мастерская Righter находится в Гранд-Ледже, штат Мичиган, и мы можем удовлетворить все ваши потребности в автомобильной трансмиссии, включая замену масла в дифференциале.

Что такое дифференциальный механизм в автомобилях?

Во избежание заноса и проскальзывания при прохождении поворотов ведущие колеса должны двигаться по другой траектории. Оба колеса должны двигаться по этому пути одинаково.Итак, внешнее и внутреннее колеса должны вращаться с разной скоростью, потому что они не проходят одинаковое расстояние. В противном случае шины будут царапать дорогу. Они заставят автомобиль двигаться прямо, если колеса соединены между собой. Вы можете уменьшить эти эффекты, если пропорционально распределите крутящий момент двигателя на оба колеса. Производители достигают этого, используя дифференциальный механизм в автомобиле.

Дифференциал в сборе

Однако автомобили более раннего поколения заставляли колеса вращаться с одинаковой скоростью.Это приводило к быстрому износу шин и затрудняло управление автомобилем. Этой ситуации можно избежать, если расстояние, проходимое внешними колесами, пропорционально больше, чем расстояние, проходимое внутренними колесами. Дифференциальный механизм позволяет колесам вращаться с разной скоростью, получая привод. Таким образом, становится возможным независимое вращение колес при сохранении привода.

Дифференциальный механизм работает по простому принципу весовой балки.Дифференциал представляет собой набор шестерен с тремя валами. При таком расположении скорость вращения одного вала является средней скоростью других валов. Или же это может быть фиксированное кратное этому среднему значению. Таким образом, средняя частота вращения двух ведущих колес равна входной частоте вращения ведущего вала. Увеличение скорости одного колеса уравновешивает уменьшение скорости другого.

Как работает этот механизм?

Дифференциал имеет уникальное назначение.Он распределяет мощность от карданного вала на задние колеса. Когда автомобиль поворачивает, внешние колеса проходят большее расстояние, чем внутренние. Если установить оба колеса на мертвую ось, то они вращаются независимо друг от друга. Таким образом, они будут поворачиваться с разной скоростью, чтобы компенсировать пройденное расстояние. Это потому, что нет фиксированного соединения/шарнира, который связывает колеса вместе.

Однако ведущие колеса получают положительный привод от двигателя.Следовательно, должно быть устройство, позволяющее им вращаться с разными скоростями, не мешая импульсу транспортного средства. Для этого производители устанавливают дифференциальный механизм. Дифференциал имеет набор конических шестерен, которые могут вращаться независимо друг от друга. Dana, ZF и Eaton являются одними из ведущих поставщиков дифференциального механизма для производителей автомобилей.

Дифференциальный механизм

В основном, дифференциал представляет собой отношение угловой скорости шестерни, которая дает вход, к выходному передаточному числу.Вы можете легко рассчитать дифференциальное передаточное отношение непосредственно по количеству зубьев на шестернях зубчатой ​​передачи. Мы объясняем работу дифференциального механизма на следующей диаграмме.

Смотреть дифференциальный механизм в действии:

Подробнее: Что такое задний привод?>>

Tech Talk — Что такое дифференциалы? • Скручивание автомобилей

Когда мы думаем об основных элементах трансмиссии автомобиля, двигатель, коробка передач и ведущие колеса являются нашими первыми и часто единственными мыслями как критическими элементами, отвечающими за вождение.Но есть меньшая мысль об устройстве, которое играет большую, большую роль — дифференциал. Дифференциал играет большую роль не только во всем процессе трансмиссии, но и в управлении транспортным средством. В конце концов, сила — ничто, если вы не можете ее использовать.

Но что такое дифференциал? Как это работает? Какую пользу он приносит автомобилю, и есть ли недостатки? Читать дальше…

 

Что такое дифференциал и для чего он нужен?

 

Дифференциал представляет собой узел, состоящий из нескольких различных типов шестерен, который находится между коробкой передач и приводными валами ведущих колес.Его физическое положение обычно находится на оси ведущих колес — по крайней мере, в самой базовой конфигурации — по сути, разделяя ведущую ось на две части. Он имеет три ключевые функции:

 

  1. Направляет крутящий момент на ведущие колеса, часто преобразовывая крутящий момент под углом 90°
  2. Действует как конечный редуктор, регулируя скорость вращения в последний раз, прежде чем вращение достигнет ведущих колес.
  3. Однако третья и основная функция дифференциала, от которой он и получил свое название, заключается в том, что он позволяет двум ведущим колесам на одной оси вращаться с разными скоростями.

 

Эта последняя функция чрезвычайно важна для работы транспортного средства и управления им. При движении по прямой колеса, левое и правое, проходят одинаковое расстояние и вращаются с одинаковой скоростью. Однако при повороте автомобиля внутреннее и внешнее колеса проходят разные расстояния.

 

Рассмотрим пример диаграммы ниже:

 

 

Если колеса транспортного средства находятся на расстоянии 1,5 метра друг от друга (от центра до центра каждой шины), и транспортное средство движется по полному кругу постоянного радиуса – в этом примере 1.5 метров на внутреннем колесе – внешнее колесо движется по окружности радиусом 3,0 метра. Окружность двух пройденных кругов — общее расстояние путей внутреннего и внешнего колес — можно рассчитать по математической формуле: Окружность = 2 x π x радиус

.

 

Расстояние, пройденное внутренним колесом, составляет 9,4 метра, а внутреннее колесо проходит 18,8 метра. Внешнему колесу необходимо преодолеть большее расстояние — в данном случае удвоенное расстояние — за то же время, которое требуется внутреннему колесу, чтобы преодолеть более короткое расстояние.Для этого внешнее колесо должно вращаться быстрее, чем внутреннее. Вот где дифференциал вступает в игру.

 

Как работает дифференциал?

 

Стандартный дифференциал, часто называемый открытым дифференциалом , является наиболее простым и распространенным типом дифференциала. Он состоит из четырех основных компонентов:

 

  • Шестерня на первичном валу
  • Зубчатый венец
  • Шестерня/шестерни паука
  • Боковые шестерни, соединенные с валами ведущих колес
Стандартный/открытый дифференциал

Шестерня входит в зацепление с зубчатым венцом, преобразуя крутящий момент под углом 90° в передачу мощности на ведущие колеса.Крестовина крепится к зубчатому венцу и вращается вместе с ним, в свою очередь вращая боковые шестерни и ведомые колеса. На прямой крестовина находится в фиксированном положении и оба колеса вращаются с одинаковой скоростью. Однако при повороте крестовина может вращаться вокруг своей оси — процесс, при котором одна боковая шестерня вращается быстрее, а другая замедляется. Это позволяет колесам вращаться независимо друг от друга, и каждая сторона транспортного средства движется с разной скоростью. По сути, это простейшая форма векторизации крутящего момента — тема, которую мы вскоре обсудим в другом выпуске Tech Talk.

 

В видео ниже просто показаны основы дифференциала:

 

Но у открытого дифференциала, самого простого по конструкции, есть несколько недостатков.

 

Недостатки открытого дифференциала…

 

Основной принцип открытого дифференциала отдает предпочтение колесу с наименьшим сопротивлением, что позволяет ему вращаться быстрее. В принципе, это звучит хорошо — и в идеальном мире, в пределах повседневного использования, это было бы хорошо — вот почему многие пригородные автомобили используют открытые дифференциалы.Но в сценариях, когда одному колесу не хватает сцепления с поверхностью, это может стать проблемой.

 

Если одно колесо начнет проскальзывать – из-за дождя, гололеда или даже рыхлого песка – открытый дифференциал позволит проскальзывающему колесу свободно вращаться, а другое колесо вообще лишит привода. Такая же ситуация может возникнуть при прохождении поворотов на высокой скорости, когда отдельные колеса могут потерять сцепление с дорогой из-за дорожного покрытия или дроссельной заслонки. В таких ситуациях управление и даже поступательный импульс затруднены, а реакции на управление не такие острые и прямые, как необходимо.

 

Однако существуют разные типы различий, некоторые из которых созданы для решения этой проблемы. Они известны как дифференциалы повышенного трения и являются лишь одним из многочисленных типов дифференциалов.

 

Какие еще типы дифференциалов существуют?

 

Дифференциал повышенного трения (LSD) — это наиболее распространенный альтернативный тип дифференциала, который часто используется в высокопроизводительных автомобилях для улучшения управляемости и общего уровня сцепления с дорогой.В группе LSD есть два основных подраздела:

 

  • Механический LSD – Механические LSD используют подпружиненную систему на выходных валах, которая реагирует на центростремительную силу (силу, действующую по прямой линии от центра вращения). Они допускают проскальзывание и разные скорости колес до определенного момента, но когда скорость одного колеса сильно отличается от скорости другого, включается система пружин, частично или полностью блокирующая дифференциал.Эта система накладывает ограничения на принцип наименьшего сопротивления, допуская это только до определенного момента. Механические LSD нашли хорошее применение во многих автомобилях, например, в Renault Megane RS, для улучшения управляемости.
  • Электронный LSD — Электронный LSD, или e-diff , использует компьютерные датчики, определяющие скорость вращения колес. Когда обнаруживается, что одно колесо вращается слишком быстро по отношению как к скорости движения (км/ч или миль/ч), так и к скорости другого ведущего колеса, компьютер запускает электронный привод, который либо частично, либо полностью блокирует дифференциал, регулируя индивидуальное колесо. скорость соответственно.Volkswagen Golf GTI особенно использовал электронный дифференциал, начиная с Golf 7 GTI Performance Pack.

 

Блокируемые дифференциалы — еще один распространенный тип дифференциалов, чаще встречающийся на внедорожниках, таких как Jeep Wrangler и Mercedes-Benz G-Class. Это традиционно открытые дифференциалы, но с возможностью блокировки дифференциала для распределения фиксированного крутящего момента на любое колесо. В грязных условиях они обеспечивают постоянный привод каждого колеса, что обеспечивает максимальное сцепление на скользких поверхностях.Блокируемые дифференциалы могут быть как с механическим, так и с электронным управлением.

 

Mercedes-Benz G-Class оснащен тремя переключателями для блокировки дифференциалов

Межосевые дифференциалы — это тип дифференциала, который традиционно используется как в полноприводных автомобилях, так и в полноприводных (AWD). Там, где дифференциалы традиционно используются для распределения крутящего момента между колесами на одной ведущей оси, центральные дифференциалы позволяют распределять крутящий момент между передней и задней осями.Межосевые дифференциалы обычно встречаются в двух основных вариантах:

 

  • В полноприводных автомобилях центральный дифференциал часто позволяет полностью отключить переднюю или заднюю ось, что снижает расход топлива и общий износ. Неведущая ось может быть повторно включена — как правило, в состоянии покоя — при пересечении пересеченной местности, требующей дополнительных ведущих колес. Это чаще всего встречается в бакки / пикапах и внедорожниках 4 × 4.
Subaru WRX STi — полноприводный автомобиль с межосевым дифференциалом
  • Не каждая полноприводная система использует межосевой дифференциал.Чаще всего это функция, встречающаяся на автомобилях с высокими характеристиками, которые используют полный привод. Модели Audi RS, такие как RS3, RS4, RS6 и RS7, используют такой дифференциал, а еще одна известная модель — Subaru Impreza WRX STi. В этих типах приложений механический или электронный дифференциал можно использовать различными способами:

 

Заключение

 

Хотя базовая концепция дифференциала может быть довольно простой, все многочисленные различные типы дифференциалов были задуманы, чтобы адаптировать базовую конструкцию к текущим потребностям.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.