Что такое дифференциал

Дифференциал как часть трансмиссии

Дифференциал в автомобиле — это механизм, распределяющий крутящий момент ведущего вала трансмиссии между ведущими колесами на передней или задней оси (в зависимости от типа привода), благодаря чему каждое может вращаться без пробуксовки. Это основное назначение дифференциала.

Секционный ведущий мост с дифференциалом

При прямолинейном движении, когда колеса одинаково нагружены и имеют одинаковую угловую скорость, механизм выполняет роль передаточного звена. При изменении условий движения (поворот, скольжение) нагрузка становится неравномерной. Полуоси должны вращаться с разной скоростью, и в результате возникает необходимость распределять между ними возникающий крутящий момент в определенном соотношении. Затем узел выполняет еще одну важную функцию: обеспечивает безопасное маневрирование автомобиля.

Конструкция дифференциала зависит от типа эксплуатации автомобиля:

1. Передний привод — картер коробки передач.
2. Задний привод — корпус приводного вала.
3. Полный привод — картеры переднего и заднего мостов (для передачи крутящего момента на ведущие колеса) или раздаточная коробка (для передачи крутящего момента на ведущие мосты).

Дифференциал на автомобилях появился не сразу. Конструкторов первых «самоходных экипажей» сильно озадачила плохая маневренность их изобретений. Вращение колес с одинаковой угловой скоростью при прохождении поворота приводило к тому, что одно из них начинало буксовать или, наоборот, полностью терять контакт с дорогой. Инженеры вспомнили, что ранние прототипы первых автомобилей с паровыми двигателями имели устройство, предотвращающее потерю управления.

Механизм распределения крутящего момента изобрел француз Онесифор Пеккер. В агрегате Пекера присутствовали валы и шестерни. Через них поступал крутящий момент от двигателя к ведущим колесам. Но даже после принятия на вооружение изобретения Пёкера проблема пробуксовки колес в поворотах не была полностью решена. Вскрылись недостатки системы. Например, в какой-то момент одно из колес потеряло сцепление с дорогой. Наиболее ярко это проявлялось в ледовых районах.

Пробуксовка в таких условиях часто приводила к авариям, поэтому конструкторы долго думали, как предотвратить скольжение автомобиля. Решение было найдено Фердинандом Порше. Он стал изобретателем кулачкового механизма, ограничивавшего скольжение колес на приводном валу. Немецкий блок дифференциала нашел применение в автомобилях Volkswagen.

Устройство и принцип работы

С технической точки зрения дифференциал достаточно прост, но в то же время выдерживает огромные нагрузки. Что находится внутри этого узла и как он работает?

Типовой дифференциальный блок

По своему типу это планетарный редуктор со всеми необходимыми элементами.

1. Бортовая передача – обеспечивает вращение от коробки передач к дифференциалу.
2. Ведомая шестерня соединена как с главной передачей, так и сателлитами.
3. Сателлиты – закреплены в «чашке» ведомой шестерни так, что вращаются вместе с ней.
4. Шестерня вала соединена с сателлитами и не соприкасается с остальными элементами дифференциала.

Как это работает?

1. От коробки передач идет вал главной передачи, от которого вращение передается на ведомую шестерню.
2. Ведомая шестерня и прикрепленная к ней «чашка» (водило) получают крутящий момент.
3. Вращаясь, ведомая шестерня и чашка приводят в движение сателлитные шестерни.
4. Сателлиты, в свою очередь, передают вращение на полуось.
5. При равной нагрузке на полуось (при движении автомобиля по прямой дороге по ровной поверхности) сателлиты не вращаются. Работает только ведомая шестерня, в которой закреплена чашка сателлитов, и они описывают ею обороты, при этом вокруг своей оси они не вращаются. Таким образом, крутящий момент распределяется на полуось поровну, 50:50.
6. Когда машина поворачивает и одно колесо должно притормозить, а другое подняться, сателлиты начинают двигаться. За счет конического редуктора они при вращении тормозят одну полуось и разгоняют другую. Другими словами, они перераспределяют крутящий момент в нужной пропорции, вплоть до 0:100 без потери усилия.
7. При проскальзывании одного колеса срабатывает механизм блокировки, без которого весь крутящий момент доставался бы более быстро вращающемуся колесу. Без блокировки автомобиль останавливается при ударе хотя бы одним колесом о гладкую поверхность.

При прямолинейном движении

При прямолинейном движении автомобиля по ровной поверхности с твердым сухим покрытием обе полуоси вращаются с одинаковой угловой скоростью. Боковые шестерни покоятся по отношению друг к другу, весь дифференциал очень похож на монолитную конструкцию.

Сателлиты, соединенные через зубья обеих боковых шестерен, не вращаются относительно осей. Крутящий момент распределяется между осями поровну, если дифференциал симметричен и свободен, т е свободен от блокировок. А вот с замками в таком идеальном случае будет то же самое.

При повороте

В повороте, а это нормальный режим работы дифференциала, так как идеальных прямых в природе не существует, одно из колес всегда будет вращаться быстрее. Сателлиты начнут двигаться вокруг своих осей, но связь между боковыми шестернями и корпусом не будет потеряна. То есть момент будет продолжать передаваться от кузова к колесам, и все в том же соотношении 50/50.

Это очень интересно рассмотреть с точки зрения мощности. Момент тот же, но скорость внешнего от поворота колеса больше, то есть передаваемая ему сила пропорционально больше.

И это неудивительно, так как чем выше скорость, тем выше потери, которые компенсируются прибавлением мощности. При этом не будет создаваться малейших помех вращению колес на разных скоростях, в отличие от жесткого соединения.

Читайте также: Технические характеристики Daewoo Matiz: достоинства и недостатки

При пробуксовке

Гораздо менее приятны дела, когда одно из колес задевает относительно ровный участок дороги и при ускорении буксует. Сцепления с дорогой нет, а значит момент сопротивления дорожного покрытия резко падает. Но этот момент всегда равен тяговому моменту, это закон физики. Это означает, что тяговый момент также уменьшится.

Свободный симметричный дифференциал распределяет тяговое усилие пополам между колесами. Всегда 50/50. То есть, когда крутящий момент падает до нуля на одном, он автоматически сбрасывается на другом. Автомобиль начнет терять скорость, а если речь идет о старте по льду или жидкой грязи, то просто останется там, не в силах покинуть засаду.

Это главный недостаток свободного дифференциала. Он может передавать только ту мощность, которую способен переварить колесо, находящееся в самых неблагоприятных условиях. Даже если другой будет на сухом чистом асфальте, машина никуда не поедет. Вся энергия будет потрачена на быстрое и бесполезное вращение скользящего колеса.

9_no_copyright

В качестве межколесного чаще всего используется свободный симметричный дифференциал на современных автомобилях. Между осями крутящий момент обычно перераспределяется несимметричными дифференциалами (они не делят тягу поровну) — с повышенным трением и электронным управлением. Они сложнее и дороже классического варианта, но в большинстве случаев при правильной настройке помогают эффективнее распределять крутящий момент. Дифференциалы устанавливаются даже на радиоуправляемые модели. Единство и принцип работы у них как у настоящих (на фото).

4_no_copyright

Но как только угловые скорости начинают изменяться — пробуксовывает одна из шин или автомобиль проходит поворот — сателлиты начинают двигаться, компенсируя разницу в скорости правого и левого колес (рис б):

Места установки

На легковых автомобилях с одним ведущим мостом используется только один дифференциал. В заднеприводных моделях он расположен в приводном валу (там, где установлена ​​главная передача). В переднеприводных моделях этот узел входит в конструкцию коробки передач.

Пример конструкции дифференциала в переднеприводной механической коробке передач

Поскольку дифференциалы на легковых автомобилях обеспечивают распределение крутящего момента между колесами, их называют межколесными.

В полноприводных моделях, где обе оси являются ведущими, используются два межосевых дифференциала, по одному на каждую ведущую ось.

Отметим, что в полноприводных моделях есть еще одно место для распределения крутящего момента – раздаточная коробка, обеспечивающая вращение на обе оси. И здесь тоже необходимо разделить момент, но в данном случае — между мостами, поэтому в конструкции раздаточной коробки также используется дифференциал, называемый межосевым.

Типы и расположение дифференциалов в зависимости от привода

На многоосных грузовиках с несколькими ведущими мостами предусмотрено другое место установки дифференциала — между группой ведущих мостов. Этот узел называется центральным узлом.

Преимущества и недостатки

Самое большое преимущество дифференциала в том, что он позволял выполнять повороты. Скорость движения каждого колеса на ведущей оси адаптируется к дорожной ситуации полностью автоматически, без участия водителя, благодаря чему безопасность и маневренность автомобиля увеличились в десятки раз после внедрения этого механизма. Сегодня дифференциал той или иной конструкции используется на всех видах автомобильного транспорта.

Еще одним преимуществом является довольно высокая надежность узла. Планетарная передача выдерживает большие нагрузки, а функции некоторых типов дифференциалов дополнительно повышают мощность и износостойкость

Самым большим минусом является необходимость использования фиксирующего механизма, чтобы машина могла двигаться как по льду, так и по сложным дорогам. Ручная, автоматическая или электронная — должна использоваться любая форма блокировки, а это значит, что есть дополнительный механизм, который может выйти из строя.

И конечно же, нельзя забывать следить за техническим состоянием устройства. Это еще один узел, где нужно менять масло, но не часто, и следить за износом деталей. И кстати, многие автовладельцы забывают о необходимости этой процедуры.

5_no_copyright

История создания и назначение дифференциала

Конструкция дифференциала появилась практически одновременно с началом производства автомобилей, оснащенных двигателем внутреннего сгорания. Разница была всего в пару лет.

Первые автомобили были настолько нестабильны в поворотах, что инженерам приходилось ломать голову над тем, как передать одинаковую мощность на ведущие колеса, но при этом заставить их вращаться с разной скоростью при прохождении поворотов.

Хотя нельзя сказать, что сам механизм был разработан уже после появления автомобилей с двигателями внутреннего сгорания. Дело в том, что для решения управляемости первых автомобилей была заимствована разработка, ранее использовавшаяся на паровых повозках.

Сам механизм был разработан инженером из Франции Онесифором Пеккером в 1825 году. Фердинанд Порше продолжил работу над скользящим колесом в автомобиле. В сотрудничестве с его компанией совместно с ZF AG (Фридрихсхафен) был разработан кулачковый дифференциал (1935 г).

Массовое использование дифференциалов LSD началось в 1956 году. Технология использовалась всеми автопроизводителями, так как открывала новые возможности для полноприводных автомобилей.

Устройство дифференциала

В основе дифференциала лежала планетарная коробка передач. Простая коробка передач состоит из двух шестерен, имеющих разное количество зубьев одинакового размера (для постоянного зацепления).

По мере вращения большей шестерни меньшая шестерня больше вращается вокруг своей оси. Планетарная модификация не только обеспечивает передачу крутящего момента на ведущий вал, но и преобразует его таким образом, что скорости ведущих и ведомых валов различны. Помимо обычной зубчатой ​​передачи, в планетарных редукторах используется несколько дополнительных элементов, взаимодействующих с основными тремя.

Дифференциал использует весь потенциал планетарных коробок передач. Благодаря тому, что такой механизм имеет две степени свободы и позволяет изменять передаточное отношение, такие механизмы доказали свою эффективность в обеспечении устойчивости вращения ведущих колес с разной скоростью.

Дифференциальный блок включает в себя:

• Корпус или чашка дифференциала. В нем закреплена вся планетарная передача и шестерни;
• Валовая передача (наиболее распространена солнечная). Они принимают крутящий момент от сателлитов и передают его на ведущие колеса;
• Ведомая и ведущая шестерни главной передачи;
• Спутники. Они действуют как шестерни планетарного механизма. Если автомобиль легковой, таких деталей в механизме будет две. У внедорожников и грузовиков планетарная передача имеет 4 сателлита.

Разновидности автомобильных дифференциалов

Помимо конических, цилиндрических и червячных, существуют и успешно применяются следующие типы дифференциалов: дифференциал полной блокировки, дифференциал Торсена, дифференциал Куайф, вискомуфта.

Дифференциал с полной блокировкой

Этот тип дифференциала в основном используется на грузовиках и внедорожниках. Их блокировка включается и выключается непосредственно из салона с помощью специального ключа водителем. Они используются для повышения проходимости автомобилей.

Межосевой дифференциал с блокировкой типа Torsen

Конструкция АРМ для данной системы состоит из следующих узлов:

1. рамка;
2. правостороннее оборудование;
3. шестерня с левой стороны;
4. сателлиты на правой и левой стороне шестерни;
5. выходные валы.

Стоит отметить, что дифференциал Torsen имеет самую совершенную конструкцию.

Принцип работы:

Межосевой блокируемый дифференциал Torsen состоит из ведомой и ведомой червячных передач, иначе называемых полуосями и сателлитами. В такой системе блокировка происходит из-за особенностей работы передач данного типа. В нормальных условиях они получают определенный коэффициент обмена. Если колеса имеют хорошее сцепление с дорогой и двигаются плавно, дифференциал работает точно так же, как и симметричный. Но как только происходит резкое увеличение крутящего момента, спутник пытается начать движение в обратном направлении. Боковая червячная передача перегружена, а выходные валы заблокированы. При этом избыточный крутящий момент двигателя передается на другую ось. Максимальная степень перераспределения крутящего момента для дифференциалов Torsen составляет 75 на 25.

Самая известная версия этой системы — Torsen Audi Quattro. Это один из самых популярных механизмов в конструкции современных полноприводных автомобилей. Его неоспоримыми преимуществами являются широкий диапазон передачи крутящего момента, мгновенное быстродействие и отсутствие негативного влияния на тормозную систему. А вот к минусам можно отнести сложность конструкции со всеми вытекающими последствиями.

Преимущества дифференциалов этой конструкции

У этой конструкции много преимуществ. Этот механизм установлен потому, что точность работы чрезвычайно высока, при этом устройство работает очень плавно и тихо. Мощность автоматически распределяется между колесами и осями — вмешательство водителя не требуется. Перераспределение крутящего момента никак не влияет на торможение. Если дифференциал работает правильно, его ремонт не требуется – от водителя требуется только проверка и периодическая замена масла.

Именно поэтому многие водители ставят на «Ниву» дифференциал Torsen. В нем также используется система постоянного полного привода и никакой электроники, поэтому любители экстрима часто меняют штатный дифференциал этого агрегата.

Недостатки

Есть и недостатки. Это высокая цена, потому что внутри конструкция достаточно сложная. Поскольку дифференциал работает по принципу шипов, это увеличивает расход топлива. При всех достоинствах КПД довольно низкий по сравнению с аналогичными системами другого типа. Механизм имеет высокую склонность к заклиниванию, а износ внутренних элементов достаточно интенсивный. Для смазки требуются специальные продукты, так как при работе агрегата выделяется много тепла. Если на одну ось установить разные колеса, детали изнашиваются еще интенсивнее.

Дифференциалы Квайф

Отличительной особенностью этого типа дифференциалов является то, что сателлиты в них размещены параллельно оси вращения корпуса (тарелки) и в два ряда. Кроме того, при работе этих устройств образуются силы трения, которые при необходимости автоматически блокируются, повышают проходимость и тягу автомобиля. Чаще всего дифференциалы Quaif используются для тюнинга автомобилей и внедорожников.

Вискомуфта

Работа этого типа дифференциала основана на том же принципе, что и работа гидротрансформатора. Чаще всего вискомуфты применяются в автомобилях с полным приводом и служат для обеспечения связи передних колес с задними по следующему принципу: при пробуксовке одного из них крутящий момент передается на остальные, за счет тем самым решается проблема проскальзывания. Конструктивно вискомуфта представляет собой цилиндр, в котором находится пакет перфорированных металлических дисков, погруженных в вязкую жидкость и соединенных с валами (как ведущими, так и ведомыми). В зависимости от температуры меняется вязкость жидкости, на чем и основан принцип работы этого устройства.

Видео на тему

Распределение моментов

Соотношение между моментами в распределении различное — симметричное и несимметричное. Первый вариант описан выше – такой узел при движении по ровному участку дороги распределяет крутящий момент поровну на обе полуоси, и изменение происходит только при изменении условий движения.

Все межосевые дифференциалы симметричны

Несимметричные дифференциалы характеризуются тем, что передача вращения между двумя осями осуществляется в определенной пропорции, причем неравномерно. Например, многие сплиттеры используют межосевой дифференциал 40/60. Это означает, что крутящий момент, подаваемый на раздаточную коробку, разделяется и 40 % вращения подается на передний ведущий вал, а 60 % — на задний. При этом передний мост является скорее вспомогательным, что позволяет повысить проходимость, а задний мост выступает в роли основного моста.

Муфты, устанавливаемые вместо межосевого дифференциала, также обеспечивают несимметричное распределение вращения. При этом муфты позволяют обеспечить распределение вращения не в строго заданном соотношении, а во всем диапазоне. То есть на ряде автомобилей с постоянным полным приводом в зависимости от условий движения сцепление может изменять передаточное число от 40/60 до 0/100.

Главный недостаток дифференциала

Есть у замечательного узла и свои недостатки, являющиеся продолжением его достоинств – возможность передачи до 100% мощности на одно колесо.

Когда автомобиль съезжает с ровной дороги на обледенелую поверхность или пересеченную местность, начинается занос. Одно ведущее колесо дрейфует на месте, а другое вращается с большой скоростью. Тот же дифференциал не дает автомобилю двигаться.

Виды блокировок дифференциала

Существует несколько видов блокировки:

• Полный. Подсоединить корпус непосредственно к полуоси, воспринимающей основную нагрузку, и жестко зафиксировать. Они и так передают крутящий момент на колеса.
• Частичный. Ограничьте вращение сателлитов в планетарном механизме. При этом можно будет частично заблокировать дифференциал, а значит, крутящий момент тоже частично перераспределится, но большая его часть будет перенаправлена ​​на колесо со сцеплением.

В качестве включения являются:

• ручной замок;
• автоматический (самоблокирующийся).

Станция ручной блокировки может быть:

• механический;
• электрический;
• гидравлический;
• пневматический.

Как правило, ручная блокировка происходит за счет кулачкового механизма. Он активирует принудительную блокировку дифференциала с помощью переключателя на приборной панели или рычажного механизма. Водитель должен активировать устройство вручную. Никаких датчиков и напоминаний. Механизм универсален в использовании. Ведущий, включая специальную муфту, соединяет полуось с корпусом дифференциала, и момент передается напрямую, без участия сателлитов.

Если вы купили автомобиль с полным приводом, это вовсе не значит, что в нем есть блокировка дифференциала. К сожалению, не все любители 4X4 об этом знают. Поэтому внедорожник, висящий наискосок в колее на грунтовой дороге, вовсе не является чем-то необычным. В этой ситуации колеса, находящиеся в воздухе, энергично крутятся, а те, что плотно прижаты к земле, работают на холостом ходу. Почему это происходит?

Для городских автомобилей вполне достаточно штатного дифференциала. Если на заснеженной трассе встретится участок льда, большую часть крутящего момента они передадут на колесо, оставленное на твердом покрытии. Но для поездок по труднопроходимой местности или размытому грунту этого мало.

Поэтому придумали механизмы, которые в зависимости от ситуации или по желанию водителя могут блокировать, для полноприводных монстров даже выбирать между, задний или передний дифференциал и блокировать межосевой дифференциал.

Блокировка дифференциала и система курсовой устойчивости

Принудительная блокировка дифференциала с гидравлическим приводом

Чтобы крутящий момент полуосей снова был одинаковым, необходимо заблокировать действие сателлитов или обеспечить передачу от чашки к нагруженной полуоси.

В особенности это касается внедорожников с полным приводом 4×4. Не только потому, что они предназначены для езды по местности со сложными дорожными условиями. Если автомобиль, оснащенный тремя дифференциалами (два промежуточных колеса, одна промежуточная ось), потеряет сцепление с дорогой хотя бы в одной из четырех точек, крутящий момент остальных колес повысится до нуля и автомобиль откажется двигаться.

Избежать проблем помогает блокировка, которая может быть как частичной, так и полной (в зависимости от степени перераспределения усилий между полуосями), а также ручной или автоматической (в зависимости от степени контроля со стороны водителя).

Хорошо зарекомендовали себя самоблокирующиеся дифференциалы, распределяющие крутящий момент с учетом разности полуосей или исходя из значений угловых скоростей.

Самым сложным совершенным способом устранения недостатков узла является электронный замок, реализованный на основе системы курсовой устойчивости, датчики которой контролируют все необходимые параметры во время движения автомобиля. На основании полученных данных работа автомобиля корректируется автоматически.

ЭКСКУРС В ИСТОРИЮ

Первые конструкции, напоминавшие по принципу действия дифференциал, появились в Китае еще до нашей эры. В 1720 году Джозеф Уильямсон использовал дифференциальный механизм в часах, чуть более века спустя Ричард Робертс запатентовал дифференциал для дорожной техники. 1897: Первый дифференциал установлен на паровой автомобиль Ширера. Начало 80-х годов прошлого века: самоблокирующиеся дифференциалы приходят в автоспорт, а затем постепенно переходят в дорожные версии. В современных автомобилях распределение крутящего момента на колеса все чаще контролируется электроникой.

Разновидности механизма по способу блокировки

Временная остановка одного из работающих механизмов спасает не только от пробуксовки, но и от серьезных проблем при неконтролируемой работе. Можно заблокировать как колесо, так и половину оси. В зависимости от комплектации автомобиля устанавливается дифференциал с ручным, самоблокирующимся или электронным типом блокировки.

С ручной блокировкой

Дифференциал с ручной блокировкой считается одним из самых примитивных. Деактивация в ручном режиме осуществляется с помощью кнопок или рычагов, расположенных в салоне автомобиля. Этот тип чаще всего используется в автомобилях с полным приводом, то есть во внедорожниках.

Планетарная система имеет вид муфты и блокирует возможность движения спутников. Специалисты настоятельно рекомендуют использовать ручную блокировку только после выжатой педали сцепления.

Это важно! После блокировки дифференциала следует снизить скорость до минимальной, особенно если в этот момент автомобиль пересекает труднопроходимую местность. Когда один из узлов заблокирован, поворачивать будет намного сложнее, а значит, транспортным средством будет легче управлять по прямой.

Функция ручной блокировки используется на внедорожниках, которые имеют рамную конструкцию. Рекомендуется использовать ручную блокировку, у которой уже есть хороший опыт вождения, так как управлять таким автомобилем намного сложнее.

Toyota Land Cruiser 100 — внедорожник с кнопкой блокировки межосевого дифференциала

Автомобили с ручной блокировкой дифференциала:

• Тойота Ленд Крузер;
• Тойота Хайлюкс;
• Шевроле Нива.

Самоблокирующийся

Этот тип узла хорошо адаптирован к сложным условиям вождения, так как значительно повышает проходимость автомобиля. Основной принцип самоблокировки заключается в том, что определенные условия вождения благоприятствуют автоматической блокировке дифференциала. Если разница в полуосях становится слишком значительной, включается насосный механизм, создающий давление масла. После этого пластины начинают сближаться, и скорость колеса уменьшается. Этот способ позволяет правильно распределить нагрузку на колеса при заносе или заносе.

Известно много самоблокирующихся дифференциалов для легковых автомобилей. Например, узлы компаний Thorsen и Quif. Другим примером такого устройства является «чувствительная к скорости» модель. Механизм моментально фиксирует разные скорости вращения осей автомобиля. Модель автомобиля, где ставится этот особый тип дифференциала, — Toyota Rav4 с вискомуфтой. Если одна из осей начинает двигаться с гораздо большей скоростью, сцепление срабатывает и начинает замедлять движение, предотвращая аварийную ситуацию! Как только скорость уменьшается, сила трения уменьшается и возвращает независимость частям сборки.

Работа дифференциала Thorsen основана на характеристиках червячной передачи

На спецтехнику устанавливается другой вариант самоблокирующихся механизмов дифференциала — кампар. Пример — ГАЗ-66. Такая конструкция значительно повышает проходимость машины, но вполне может создавать опасные ситуации, когда дифференциал закрывается сам по себе. Схема действия очень проста и понятна: вместо «планетарки» в механизме используются зубчатые пары. Они вращаются, если есть небольшие отклонения в скорости колес, но если разница увеличивается, агрегаты входят в клин.

С электронным управлением

Блокировка узла в этом случае происходит после того, как датчики передают информацию на управление. Система управления может не только блокировать блок дифференциала, но и автоматически контролировать сцепление и тягу колес. Датчики контролируют скорость вращения всех осей, что значительно упрощает задачу управления автомобилем по разным дорожным покрытиям.

Неисправности

Свободный дифференциал достаточно надежен и сам по себе не сломается. Но ее очень часто нарушает водитель своими паническими действиями, когда машину заносит.

Дело в том, что шестерни дифференциала работают на подшипниках скольжения, причем самых простых. Они не рассчитаны на длительное и тяжелое вращение под нагрузкой, когда крутится только одно колесо.

Антифрикционные диски перегреваются, зубья изнашиваются, возникают люфты и удары, а при резкой остановке колеса после пробуксовки на асфальте происходит поломка сателлитных осей и шлицевых соединений.

Ремонт обычно заключается в замене коробки дифференциала. Иногда можно поставить ремкомплект с шестернями и штифтом с новыми прокладками. Очень редко обходятся просто наладкой подбора дисков.

7_no_copyright

увеличить крутящий момент просто: нужно создать противодействующую силу, такую ​​как удержание, создание блока, скольжение противоположного колеса.

8_no_copyright

В нормальных условиях крутящий момент отклоняется равномерно на все четыре колеса — по 25% на каждое. Одно из колес попало в идеально гладкий лед. Коэффициент трения падает до нуля, как и крутящий момент. И какова будет стоимость остальных трех колес? Изменится ли что-нибудь, если заблокировать межосевой дифференциал?

Свободный симметричный дифференциал распределяет крутящий момент между колесами поровну. Соответственно, если это не реализовано на одном колесе, то его нет и на другом. Между осями установлен такой же симметричный дифференциал. Таким образом, если крутящий момент на задней оси равен нулю, такое же значение будет и на передней оси. Таким образом, на всех ведущих колесах нет тяги — одно колесо беспомощно крутится, а остальные стоят неподвижно.

Если мы заблокируем дифференциал, то получим жесткую связь между осями. Теперь на передние колеса крутящий момент по-прежнему равен нулю, а вся тяга идет назад — по 50% на каждое колесо соответственно.

Сколько дифференциалов применяется

Количество дифференциалов может варьироваться в зависимости от типа привода. На автомобилях с одним ведущим мостом имеется один межколесный дифференциал, который совмещен с главной передачей. На полноприводных автомобилях межколесные дифференциалы устанавливаются в каждой ведущей оси. Также установлен межосевой дифференциал — он распределяет мощность между ведущими мостами в зависимости от длины колеи, по которой проходят колеса.

В системе неполного полного привода межосевой дифференциал не используется — передний мост жестко связан и со всеми ведущими колесами допускается работа только в условиях, когда возможно их взаимное проскальзывание. То есть в снегу, в грязи, в песке. На ровной и твердой поверхности движение с подключенным передним мостом вызывает повышенный износ элементов системы неполного полного привода.

Конструктивное исполнение

Все дифференциалы, применяемые на автомобилях, построены по одному принципу – на основе планетарной передачи. Но существует несколько вариантов конструкции узла:

1. Конический
2. Цилиндрический
3. Отметка
4. Гребень

Типы конструкции дифференциалов

Во всех них, кроме кулачка, разница сводится только к форме и конструкции шестерен.

В конических и цилиндрических дифференциалах используются шестерни соответствующей конструкции.

Более интересны с точки зрения конструкции червячные и кулачковые узлы. В первом варианте между сателлитами и бортовой шестерней используется червячная передача. Такие дифференциалы известны под общим названием Torsen. Примечательно, что разработано несколько типов конструкций Torsen. Вариант Т1 отличается тем, что сателлиты в нем размещены перпендикулярно оси вращения. Во втором варианте — Т2 сателлиты уже параллельны полуосям. Есть еще один тип червячного дифференциала — Quaife. В нем, как и в Torsen T2, сателлиты расположены параллельно, а разница сводится к форме самих шестерен.

В кулачковом узле вообще нет шестерен. В них важнейшими рабочими элементами являются специальные галеты, устанавливаемые между двумя звездочками (кулачковыми дисками) — внутренней и внешней. В силу особенностей своего функционирования этот узел является самоблокирующимся дифференциалом.

Как устроен дифференциал? Почему одно колесо буксует, а другое стоит на месте? Можно ли передать весь крутящий момент на одно колесо?

Дифференциал: раздели и раздели Дифференциал: раздели и раздели

Схема работы дифференциала

Действие механизма можно проследить на примере симметричного межколесного конического узла. Он работает на большинстве транспортных средств, которые бороздит дороги: передний или задний привод.

1. Когда автомобиль едет прямо, нагрузка между колесами равномерна, это касается и угловой скорости. Шестерня главной передачи передает крутящий момент на полуось через зубчатую муфту, которая неподвижна.
2. Поворот приводит к неравномерному распределению усилий на колеса. Внутренний, которому нужно пройти по меньшему радиусу, подвергается большему сопротивлению, чем внешний. Он должен снизить крутящий момент и скорость вращения.
   Внешний, наоборот, должен двигаться с большей угловой скоростью по большему радиусу. Это необходимо, чтобы избежать пробуксовки или заноса, т.е отсутствия вращения колеса.
   Активируются сателлиты — шестерни, расположенные под углом 90 градусов к основным, они увеличивают крутящий момент крайних колес и, следовательно, их скорость.
3. Пробуксовка возникает при образовании льда в некоторых местах дороги или при движении по бездорожью. На колеса оказывается другая нагрузка — одно из них начинает буксовать.
   Случай, похожий на ситуацию с оборотом. Отличие заключается в следующем: теперь скользящее колесо получает повышенный крутящий момент от дифференциала, а другое перестает двигаться. Стоп — машина — машина останавливается.

Чтобы компенсировать проблемы, возникающие в условиях проскальзывания, были разработаны способы преодоления этих проблем.

6_no_copyright

Что будет, если веревка порвется? Ведро упадет, и противоположная сила покинет его. А если нет сопротивления, нет и крутящего момента. Барабан будет вращаться на холостом ходу, не совершая никакой полезной работы. То же самое происходит при ударе одного из колес о гладкую поверхность. Противоположная сила практически отсутствует, потому что колесу не за что зацепиться, поэтому крутящий момент падает до нуля. Так как свободный дифференциал уменьшает тягу наполовину, то же самое делает и соседнее колесо.

Применение дифференциалов в зависимости от их видов

Агрегаты служат для передачи крутящего момента на ведущие колеса и ведущие мосты автомобиля .

Грузовые и легковые автомобили всех типов привода имеют межколесный дифференциал, передающий вращение на колеса. Межосевой дифференциал, распределяющий крутящий момент между осями, используется исключительно в полноприводных автомобилях.

По типу используемого оборудования различают следующие виды механизмов:

1. конический;
2. цилиндрический;
3. отметка.

По количеству зубьев на шестернях полуосей:

1. симметричный;
2. асимметричный.

Благодаря свойству пропорционально распределять крутящий момент между осями полноприводных автомобилей устанавливается несимметричный дифференциал с цилиндрической шестерней.

Заднеприводные и переднеприводные автомобили оснащены коническим симметричным дифференциалом.

Шнековое оборудование, являющееся наиболее универсальным, используется во всех типах агрегатов со всеми приводами.

Какие типы дифференциалов бывают

Единицы различаются по нескольким критериям

Размещение

• Ступица колеса установлена ​​на оси, соединяющей два колеса.
• Межосевой дифференциал в автомобиле смонтирован так, что происходит передача крутящего момента между осями: передней и задней — это привилегия полноприводных автомобилей.

Тип оборудования

• Конический тип.
• Цилиндрический тип.
• Тип червя.

Количество зубьев шестерни

• Симметричный внешний вид.
• Асимметричный внешний вид.

Где применяются различные типы дифференциалов

Устройства устанавливаются в соответствии с типом привода

• Конически-симметричный агрегат есть на задне- и переднеприводных автомобилях;
• На полный привод установлен цилиндрический несимметричный дифференциал;
• Тип червячной передачи приемлем на всех типах автомобилей.

Характерной особенностью полноприводных автомобилей является то, что они требуют наличия дифференциалов между парой ведущих колес на оси в количестве двух и межосевой межколесной передачи между двумя осями. Но не всегда конструктивно предусмотрено именно такое расположение, нет расположения между мостами.

В этой ситуации производители дают рекомендацию автовладельцам не подключать полный привод на ровной ровной дороге, а активировать его только в условиях бездорожья.

Как работает самоблокирующийся дифференциал

Самоблокирующийся дифференциал фактически является компромиссом между полным блоком и свободным дифференциалом, и позволяет уменьшить пробуксовку колес автомобиля в случае разницы коэффициента сцепления между ними. Таким образом, значительно повышается проходимость, управляемость на местности, а также динамика разгона автомобиля вне зависимости от качества дороги.

Самоблокировка полностью исключает блокировку колес, что защищает полуоси от критических нагрузок, которые могут возникнуть на дифференциалах с принудительным отключением.

Блокировка полуосей автоматически снимается, если скорость вращения колес уравнивается при прямолинейном движении.