Дифференциал как работает: Что такое дифференциал и как он работает

Содержание

ЧТО ТАКОЕ ДИФФЕРЕНЦИАЛ И КАК ОН РАБОТАЕТ?

Таким образом, дифференциал состоит из следующих основных частей:

Ведущий вал — передаёт крутящий момент, ведя его от коробки передач к началу дифференциала
Ведущая шестерня ведущего вала — косозубая небольшая шестерня в форме конуса, которая используется для сцепки с механизмом дифференциала
Коронная шестерня — ведомая шестерня также в форме конуса, которая приводится в движение (вращение) ведущей шестерней. Ведущая и ведомая шестерня, вместе взятые, называются главной передачей и именно они служат последним этапом уменьшения скорости вращения, которое в конечном счёте достигнет колёс (коронная шестерня всегда меньше ведущей, а, значит, ведущей шестерне придётся сделать намного больше оборотов, пока ведомая сделает всего один оборот вокруг себя).
Шестерни полуосей — это последние шестерни на пути передачи вращения от ведущего вала к колёсам.
Сателлиты — планетарный механизм, который как раз и осуществляет ключевую роль в обеспечении разности вращения колёс при повороте.
Полуоси — валы, идущие от дифференциала непосредственно к колёсам.

А теперь давайте перейдём к ключевому и самому важному понимаю, как работает дифференциал, и посмотрим на анимации ниже, как вышеперечисленные компоненты открытого дифференциала работают в двух случаях:

Когда автомобиль едет прямо.
Когда автомобиль поворачивает.

Какой главный недостаток дифференциала?

Проще говоря, если Вы, к примеру, застряли в снегу, сев «на пузо» — когда одно колесо сцеплено с поверхностью снега, а второе вовсе висит в воздухе, то получать мощность за счёт соответствующего распределения по полуосям дифференциала будет как раз то колесо, которое находится на весу, и именно оно будет беспомощно крутиться в воздухе. Особенно остро данная проблема стоит у внедорожников и вездеходов.

Какие виды дифференциалов бывают?

Решением этих проблем является дифференциал повышенного трения (LSD, его ещё называют дифференциалом с ограниченным проскальзыванием). Дифференциалы повышенного трения используют различные механизмы для обеспечения нормального дифференциального действия в различных условиях езды. Когда колесо скользит, такой дифференциал позволяет передать больше крутящего момента как раз на нескользящее колесо.

На внедорожниках и вездеходах также применяются дифференциалы с ручным отключением, которые, впрочем, очень часто не защищены от случайного отключения или отключения не в то время по незнанию — дело в том, что возможность отключения дифференциала на ходу влечёт за собой возможную его поломку, и это распространённая проблема.

Что такое вискомуфта (вязкая муфта)?

Вискомуфта чаще всего встречается во всех полноприводных машинах. И, если Вы читали статью о принципе работы гидротрансформатора, то знайте, что вискомуфта имеет схожую с ним схему работы. Она широко используется для связи задних колёс с передними таким образом, что когда один набор колёс начинает проскальзывать, крутящий момент будет передан на другой набор, тем самым решая злободневную проблему буксующего колеса, описанную выше.

Вязкая муфта имеет два набора пластин внутри герметичного корпуса, который заполнен вязкой жидкостью (несколько более вязкой, чем трансмиссионное масло, к примеру). Один набор пластин соединён с каждым выходным валом. В нормальных условиях оба набора пластин и их порция вязкой жидкости движутся с одной и той же скоростью. Но когда одна ось пытается вращаться быстрее, возможно, потому что она проскальзывает, множество пластин, соответствующих колёсам этой оси, вращаются быстрее, чем другие. Вязкая жидкость, находящаяся между пластинами, пытается догнать более быстрые диски, тем самым ведя за собой к этому и медленные диски. Это передает больший крутящий момент на медленнее вращающиеся колёса, которые как раз и не скользят.

Как работает дифференциал? — Автомобильный БЛОГ

Каждый узел автомобиля по-своему уникален, техническое решение создавалось и с течением времени и, при ужесточении требований к характеристикам вождения, совершенствовалось. Для повышения актуальности автомобилей в 30-е годы прошлого столетия были созданы небольшие документальные фильмы на эту тему, рассказывающие о работе узлов автомобиля. Сейчас мы покажем, как работает дифференциал, на практике, что это станет понятным даже новичку в этой области.

Дифференциал – что это?

Понятие дифференциала для многих любителей автомобиля имеет общие и слишком расплывчатые контуры. По мнению ряда владельцев, это один из узлов транспортного средства. На практике это механизм в составе трансмиссии, устанавливаемой в транспортных средствах и технологических машинах, участвующий в передаче механической работы на колеса автомобиля. Тем не менее, определение не совсем понятно, пока не будут раскрыты его функции.

В техническом плане с помощью дифференциала передается мощность с одновременным ее делением на два дифференциальных (независимых) потока мощности, которые впоследствии связываются и суммируются. В результате этот делать трансмиссии помогает колесам двигаться в разных плоскостях и с разной скоростью, то есть помогает выполнять разные фигуры при движении.

Предлагаем вам ознакомиться с двумя видами видео – прошлого века и одного из авторов автомобильных каналов, раскрывающих тему, как работает дифференциал, с разных точек зрения.

Дифференциал глазами наших предков

На заре автомобильной эры обучающие видео строились на основе объяснения физического явления на прототипе. Для описания дифференциала делалось сравнение взаимодействия мотоциклистов, выполняющих групповые пилотажные фигуры, и автомобильной трансмиссии. Водитель на внешнем радиусе проезжает большую длину пути, чем мотоциклист, движущийся по внутреннему радиусу круга. Кроме того, их движение отличается и разной скоростью. Это же касается и колес, которые движутся по криволинейной траектории, например, на повороте. Именно такое движение предназначен обеспечивать дифференциал трансмиссии.

При выполнении фигур каждое колесо вращается на своей оси. В ранних автомобилях колеса вращались независимо, и только одно из них соединялось с двигателем. Но в случае одного ведущего колеса автомобиль имеет меньшую тягловую силу и рано или поздно застрянет в какой-нибудь яме. Если же оба колеса присоединить к трансмиссии без дифференциала, они будут зависимы, что также не является желательным решением, так как уровень управляемости и устойчивости такого транспортного средства резко падает.

Дифференциал является частью задней или передней оси двигателя. Путем распределения мощности в процессе передачи мощности с маховика двигателя на трансмиссию колеса получают возможность вращаться с разной скоростью. На словах это воспринимается довольно сложно, но сам принцип позволяет разобраться с характером работы, на первый взгляд, сложного устройства.

Процесс организации дифференциала в трансмиссии

В видео мы вам показываем тестовый пример модельной ходовой. Колеса закреплены на независимых осях:

если добавить спицы к осям они также продолжают вращаться независимо;
если добавить поперечную планку к спицам, то они будут вращаться одинаково и согласовано. В одном направлении и с одинаковой скоростью;
если использовать подобие кронштейна, который будет удерживать планку, затем присоединить его к одной из осей и поворачивать одновременно платформу, то опять же колеса будут вращаться равномерно. Но в данном случае есть отличие, что при установке крестовины вместо кронштейна и начале вращения платформы удается передать на одно колесо большую механическую работу, чем на второе. В результате колеса двигаются с разными скоростями, что и требуется для обеспечения нормального плавного тяглового движения.
причем в случае с крестовиной есть своя особенность. Если она неподвижна (автомобиль едет прямо), колеса двигаются согласовано и с одинаковой скоростью. Но если крестовина делает поворот, то уже работа передается на колеса по-разному и обеспечивает разные скорости движения.

Усовершенствование конструкции простого дифференциала

В реальном автомобиле на дифференциале, если рассматривать принцип передачи механической работы, увеличивается количество спиц на планке и независимых осях колес. В результате передача передает усилие более точно и обеспечивает более мягкое движение с согласованной передачей разных скоростей на разные колеса.

Если изменять и совершенствовать форму, можно получить современный дифференциал, установленный в каждой машине. Он обеспечивает сглаженные углы, мягкое и тихое движение. Замена спиц на шестерню, а затем и распределение функций между двумя шестернями делает процесс передачи работы с разделением скорости более мягким и адаптивным к условиям вождения.

Для более согласованной работы в механическое устройство инженеры вводят большую шестерню. Она присоединена посредством передачи к двум другим шестерням, соединенным с осями. В показанном примере двигатель соединен с дифференциалом через центральную ось. Если уменьшить узел, то нужно еще учитывать и размеры вала, к которому будет присоединен дифференциал. Вал, соответственно, должен учитывать дорожный просвет и особенности размещения. Если занизить крышу и днище, вал будет находиться в салоне, что будет очень неудобно.

Этого можно избежать, если зацепить приводной вал ниже центральной оси. Решение позволяет достигнуть более плавного контакта между всеми шестернями. В результате передача становится и более тихой.

В результате можно сделать вывод, что любой дифференциал влияет на три основных параметра движения автомобиля:

бесшумность;
плавность езды;
обеспечивает более высокую мощность и проходимость транспортного средства.

Причем в данном случае конструкция узла делает устойчивыми оба задних моста автомобиля.

Как работает современный дифференциал?

Современная трансмиссия имеет, прежде всего, дифференциал с двумя ведущими осями. Если вращается один вал, то движение равномерно, если начинает вращаться вторая ось, то обеспечивается распределение мощностей между колесами, но не совсем обычным образом. На одном колесе скорость будет равняться сумме скоростей валов, а на другой – разнице. Что обеспечивает улучшенную маневренность ведущим колесам и всему автомобилю в целом.

Шестерни могут вращаться с разной скоростью, это усложняет алгоритм передачи работы на оси, но и делает движение более плавным. Количество шестерней разработчики увеличивают, чтобы улучшить не только маневренность, но и тягловую силу тягловую силу. Например, для грузовиков используется 6 и более штук.

Подробно, ознакомиться с работой современного дифференциала вы можете в видео. Чем сложнее его конструкция, тем лучше распределение скоростей между колесами и маневренность автомобиля на поворотах и при движении по криволинейной траектории. Также на способность делать крутые виражи существенно влияет конструкционное решение дифференциала. И, соответственно, сложная конструкция увеличивает стоимость узла и самого транспортного средства.

Заключение

Рассмотренный тип дифференциала называется свободным, у него есть свои достоинства и недостатки. Такое устройство часто используется в электрокарах, в частности, в моделях Тесла. Многие компании совершенствуют свои технические решения, именно это уникализирует их автомобили и придает им особые технические качества, прежде всего, улучшающие надежность движения и снижающие риски аварий.

Если вас интересуют возможности по тюнингу установленной у вас трансмиссии и дифференциала, рекомендуем вам обратиться к специалистам «Элит-Авто». Мы подберем самый оптимальный вариант для вашего автомобиля из существующего на рынке ассортимента.

Что такое дифференциал и как он работает — Рамблер/авто

Двигатель, коробка передач, рулевое управление, подвеска и, конечно, кузов — важнейшие составляющие конструкции автомобиля. Но не только. Не следует забывать про дифференциал, без которого ездить было бы очень сложно. Итак, что такое дифференциал?

О дифференциале знают не все водители, но ощущают его работу постоянно. Дело в том, что при прохождении поворотов колеса автомобиля проходят разный по длине путь. Внешнее по отношению к центру поворота колесо преодолевает более длинное расстояние И разница между путем его и внутреннего колеса по мере увеличения крутизны поворота только увеличивается. Соответственно, каждое из колес вращается с разной скоростью.

Если между колесами существует жесткая связь, то в поворотах они будут проскальзывать и, как следствие, покрышки начнут быстро изнашиваться, расход топлива увеличится, а управляемость и курсовая устойчивость перейдут в разряд условных понятий. На машине, у которой колеса одной оси зафиксированы друг относительно друга получится хорошо ездить боком — к слову, некоторые дрифтеры используют так называемую заварку, приваривая полуоси к сателлитам дифференциала. Но мы все-таки говорим о гражданской, а не спортивной эксплуатации.

Для чего нужен дифференциал

Данное устройство, будучи установленным между колесами (межколесный дифференциал) позволяет ведомым валам вращаться с разными угловыми скоростями. Кроме того, он участвует в передаче крутящего момента на колеса — распределяет тягу или, если речь идет о межосевом дифференциале, то делит ее между передними и задними колесами (ведущей передней и задней осью).

Как устроен дифференциал

Традиционный дифференциал устроен просто и гениально. Принципиальная схема его единая, но некоторые сопутствующие технические нюансы могут отличаться в зависимости от типа привода автомобиля.

Наиболее распространенный конический симметричный дифференциал состоит из следующих основных компонентов — корпус, сателлиты (малые конические шестерни), ось сателлитов и полуосевые шестерни. Ведущая шестерня ведущего вала имеет форму конуса и обеспечивает контакт с механизмом дифференциала, а ведомая шестерня приводится ведущей шестерней. Вместе они представляют собой главную передачу или главную пару.

Кстати, дифференциал называется симметричным, поскольку распределяет подводимую тягу поровну вне зависимости от соотношения угловых скоростей колес.

Как работает дифференциал

При прямолинейном движении сателлиты не вращаются относительно своей оси, при этом каждый из них поровну делит крутящий момент ведомой шестерни главной передачи между шестернями полуосей. Все меняется, когда автомобиль движется в повороте, а колесам приходится преодолевать разное расстояние и вращаться с различной скоростью (внешнее вращается быстрее, а внутреннее медленнее). Происходит вращение сателлитов — они обегают шестерни полуосей и делят крутящий момент пополам между колесами, перераспределяя при этом мощность.

Сколько дифференциалов применяется

Количество дифференциалов может отличаться в зависимости от типа привода. На автомобилях, имеющих одну ведущую ось, присутствует один межколесный дифференциал, который объединен с главной передачей. На полноприводных автомобилях межколесные дифференциалы устанавливаются в каждой ведущей оси. Также устанавливается межосевой дифференциал — он распределяет мощность между ведущими осями в зависимости от длины пути, который проходят колеса.

В системе полного привода типа парт-тайм межосевой дифференциал не применяется — передняя ось подключается жестко и со всеми ведущими колесами эксплуатация допустима только в условиях, когда возможно их взаимное проскальзывание. То есть, в снегу, в грязи, в песке. На ровной твердой поверхности езда с подключенной передней осью провоцирует повышенный износ элементов системы полного привода типа парт-тайм.

Недостаток дифференциала

Применение блокировок, речь о которых пойдет ниже, обусловлено главным недостатком конструкции дифференциала. Дело в том, что дифференциал способен передавать до 100% мощности на одно из ведущих колес. Соответственно, если колесо теряет сцепление с дорогой, то автомобиль не сможет тронуться с места, так как второе не вращается. Происходит это из-за того, что момент сопротивления вращению свободно вращающегося колеса минимален, а, соответственно минимален и крутящий момент, который к нему подводится. Значит, минимальна тяга и на противоположном колесе. И пусть вас это не удивляет, ведь крутящего момента без сопротивления не бывает.

Механизмы блокировки дифференциала

Наиболее простой считается так называемая ручная принудительная блокировка дифференциала, которую обычно можно увидеть на внедорожниках. Происходит блокировка сателлитов благодаря блокировочным муфтам. Система простая и надежная, от водителя требуется лишь не забывать ее отключать при движении по ровному твердому покрытию, иначе можно вывести из строя главную пару и мост.

Противоположностью ручной механической блокировке является электронная блокировка или электронная имитация. Применяется она на современных автомобилях, чьи вспомогательные системы позволяют реализовать данный принцип, собственно, без дополнительного механизма в дифференциале. Одно из колес начинает «обгонять» другое, управляющий блок антипробуксовочной системы получает соответствующий сигнал и колесо замедляется тормозными механизмами. Так как у автомобилей с электронной имитацией блокировки применяется свободный дифференциал, то мощность передается на колесо, имеющее недостаточное сцепление с поверхностью. Электронная имитация позволяет преодолевать пересеченную местность и бороться с диагональным вывешиванием, но ее эффективность может снижать недостаточное быстродействие.

Вопросы касательно быстроты срабатывания есть и к вязкостной муфте (вискомуфте). Устроена она следующим образом. В корпус главной пары установлены два пакета дисков, соединенные с левой и правой полуосью, пространство между которыми заполнено вязкостной жидкостью. При нагреве она меняет свои свойства. Когда одна из полуосей начинает вращаться с более высокой угловой скоростью чем другая, вязкость жидкости прогрессивно возрастает. Она сцепляет диски и выравнивает угловые скорости.

Эффективными типами блокировок дифференциалов является Torsen (сложно устроенный механический самоблокирующийся дифференциал с набором червячных шестерен) и винтовые, дисковые, кулачковые и другие механизмы на основе планетарной передачи, которым мы посвятим отдельный материал.

Что такое дифференциал и как он работает

В повороте все колеса автомобиля движутся по своей траектории. Причем задние крутятся медленнее передних, а внешние к повороту быстрее внутренних. Но как это возможно, если ведущие колеса связаны друг с другом?

Что же такое дифференциал? — Это часть трансмиссии, работа которого состоит в распределении крутящего момента строго поровну между ведущими колесами одного моста (при условии прямолинейного движения автомобиля, а также при одинаковом диаметре колес, сцеплении с дорогой и давлении в шинах), а межмостового дифференциала – в распределении крутящего момента между ведущими мостами, – поровну или в оптимальной пропорции (несимметричный дифференциал).

Свободный дифференциал (простого типа)

Внутреннее устройство дифференциалов бывает различным, а наибольшее распространение получил открытый или, по-другому, свободный дифференциал. Это чисто механическое устройство отличается простотой (обычно в нем всего четыре конических шестерни), компактностью и полностью соответствует своему названию: то есть делит крутящий момент в фиксированном соотношении (обычно 50:50) и никак не препятствует вращению выходных валов с разной скоростью. Но здесь-то и скрыта опасность: если одно из колес попадает на скользкую поверхность и забуксует, то без тяги останется и второе колесо, а сам автомобиль не сможет сдвинуться с места. Знакомая картина?

От этого недостатка избавлены блокируемые дифференциалы. В отличие от свободных, они уже с некоторым усилием стараются замедлить опережающий по скорости вал, увеличивая крутящий момент на отстающем. И хотя звучит это несколько сложно, на самом деле принцип работы подобных устройств прост: проворачиванию валов относительно друг друга препятствует возникающая между ними сила трения, и чем она больше, тем в большей степени крутящий момент смещается в сторону отстающего вала.

Дифференциал с жесткой блокировкой

Крайний случай – дифференциал с жесткой блокировкой, который по команде водителя может намертво соединить выходные валы друг с другом, полностью исключив проскальзывания отдельных колес на бездорожье. В «свободном» же состоянии, когда блокировка отключена, он ничем не отличается от открытого дифференциала, то есть обеспечивает такую же независимость вращения валов.

Подобные модели довольно широко распространены: возможность передать на один вал все 100% крутящего момента двигателя весьма востребована в среде внедорожников, где дифференциалы с жесткой блокировкой встречаются как в качестве межколесных, так и межосевых.

В то же время, далеко выйти за обозначенные границы этим дифференциалам не суждено, ведь на асфальте блокировку нужно каждый раз отключать, иначе трансмиссия будет испытывать чрезмерные нагрузки в поворотах. А значит, автомобиль остается безоружен против проскальзывания колес на неожиданно возникших скользких участках дороги.

Дифференциал с дисковой блокировкой

Разумеется, это не годится для мощных легковых машин, способных провернуть колеса даже на асфальте — для них существуют различные самоблокирующиеся дифференциалы.

Например, механизмы с дисковой блокировкой, часто применяемые в автоспорте и на форсированных версиях дорожных машин. Устроены они почти так же, как и свободные дифференциалы, но валы в них связаны друг с другом посредством подпружиненных фрикционов. То есть в случае пробуксовки дисковая блокировка может добавить на отстающий вал лишь столько ньютонометров, сколько фрикционы способны выдержать до начала проскальзывания. Как правило, это совсем немного – всего несколько десятков Нм, что позволит компенсировать лишь незначительное падение крутящего момента, например, при попадании колеса на пыльный или мокрый асфальт.

А что мешает увеличить силу трения фрикционов? Проблема в том, что, будучи постоянно поджатыми, эти фрикционы препятствуют свободному вращению колес в повороте, что ведет к ускоренному износу шин, самого дифференциала и неоднозначно сказывается на управляемости.

Дифференциал с вискомуфтой

Этих недостатков лишены дифференциалы, блокируемые вискомуфтой. В данном случае перераспределение крутящего момента возникает не в результате трения фрикционов, а за счет свойств особой жидкости на силиконовой основе, которая “умеет” затвердевать при нагреве. В неё помещается два набора пластин, каждый из которых связан со своим выходным валом дифференциала. И пока автомобиль движется без пробуксовок, а, соответственно, и разница в скорости вращения валов невелика, муфта себя никоим образом не проявляет, но, как только один вал начинает существенно обгонять другой, пластины взбивают жидкость, её давление и температура возрастают, вязкость повышается — и вискомуфта тормозит вал. При этом сопротивление может быть столь велико, что блокировка становится практически жесткой – на каждый вал может передаваться 100% крутящего момента!

Почему же тогда вискомуфту не часто встретишь на внедорожниках? Тому есть две причины: первая – это склонность к перегреву во время длительной пробуксовки, вторая – задержка срабатывания, ведь на нагрев жидкости нужно время. Последнее настораживает и производителей мощных легковых автомобилей: медлительность не идет на пользу управляемости. Но есть и те, кому все же удается достичь отличных ездовых характеристик: это и Subaru Impreza, и Nissan 370Z, Nissan Cefiro и полноприводный Lexus IS.

Винтовая блокировка

Куда более совершенными являются дифференциалы с винтовой блокировкой, в частности Torsen и Quaife. В отличие от всех предыдущих, созданных по принципу “открытый дифференциал с коническими шестернями + блокировка”, эти модели устроены совсем иначе. Особенность в хитрых червячных передачах: когда на одном из валов падает крутящий момент, шестерни начинает расклинивать и момент тут же перебрасывается на другую ось. То есть дифференциал даже не дожидается начала проскальзывания колеса – он реагирует на ухудшение сцепления с дорогой! При этом чем сильнее водитель жмет на газ, тем “жестче” связь между валами: в пределе на одну ось может приходится до 80% крутящего момента. Получается, что дифференциал “зажимается” тогда, когда надо – в момент разгона, а под сброс газа никак не мешает независимому вращению валов.

Степень блокировки дифференциала Torsen определяется углом нарезки зубцов на червячной передаче. Однако чем жестче блокировка, тем резче она срабатывает, а потому на практике Torsen обеспечивает только четырехкратную разницу в крутящем моменте между валами.

Столь логичное поведение и молниеносное быстродействие пригодились в совершенно различных областях: эти дифференциалы можно встретить и на скоростных автомобилях Audi с полным приводом Quattro, и на признанном внедорожнике Toyota Land Cruiser.

Недостаток же у подобных устройств один – беспомощность против диагонально вывешивания, ведь расклинивание шестерен возможно только при наличии хоть какой-то силы сопротивления на проскальзывающем колесе. В тех же условиях дифференциал с дисковой блокировкой будет хоть как-то будет пытаться помочь, а вискомуфта, “схватившись” после нескольких проворотов колеса, и вовсе передаст большую часть момента на противоположный вал.

Дисковое сцепление

Получается, что все дифференциалы – это некий компромисс между проходимостью и управляемостью? Да, но так продолжалось лишь до тех пор, пока электроника, наконец, не добралась и до этого узла автомобиля. Произошло это в середине 80-ых годов, когда Mercedes и Porsche почти одновременно оснастили свои модели дифференциалами с электронноуправляемыми многодисковыми сцеплениями. Конструктивно они напоминали механизмы с дисковой блокировкой, но фрикционы в них поджимались уже не пружиной, а гидроприводом, который по команде блока управления мог ослаблять или наоборот усиливать натяг.

В результате характеристики дифференциала стали определяться с точками программного кода, а конструкторы получили огромные возможности для настройки. Например, для лучшей маневренности можно ослаблять связь между валами на входе в поворот, а, затем, на выходе, наоборот зажимать сцепление для максимально эффективного разгона. Можно и полностью заблокировать дифференциал, и тогда автомобилю не страшно никакое диагональное вывешивание.

Казалось бы, у такого дифференциала нет слабых мест. Но, как и все остальные, он перераспределяет крутящий момент, выравнивая частоту вращения валов. А что если бы дифференциал наоборот заставлял бы один вал вращаться быстрее другого? Ведь тогда он мог бы добавить момент на внешнее к повороту колесо и тем самым помочь “заправить” автомобиль на дугу…

Активные дифференциалы

Так появилась идея активного дифференциала – самого совершенного на данный момент. Пионером в этой области является Mitsubishi, оснастившая им свой Lancer Evolution. Взяв за основу обычный открытый дифференциал, японцы дополнительно соединили выходные валы через две передачи — повышающую и понижающую, включением которых управляет электроника при помощи мокрых сцеплений. Таким образом, задействуя ту или иную передачу, компьютер может заставить один вал крутиться быстрее или медленнее другого! Усилие же, а точнее величина перебрасываемого крутящего момента, регулируется изменением степени

проскальзывания сцепления.

Активный дифференциал устанавливается на заднюю ось автомобиля, наделяя его невиданной устойчивостью в поворотах: там, где любой другой в ответ на прибавление газа уже давно бы “повис” в заносе, автомобиль с таким дифференциалом лишь активнее ввинчивается в вираж. Не страшно и бездорожье – если забуксовало одно колесо, то второе будет стремиться вращаться еще быстрее.

По материалам: autotechnic.su

Автор: Евгений Вдовин

Дата публикации: 28.02.2021 09:38

Как работает дифференциал и признаки, говорящие о его неисправности

Дифференциал является одним из ключевых элементов трансмиссий автомобиля. С его помощью передается энергия от двигателя колесам, чтобы обеспечить их вращение под различными угловыми скоростями. В случае возникновения неполадок с его работой, автомобиль не сможет нормально передвигаться. Более того, это может быть небезопасным.

Что такое дифференциал

Это специальный механизм, передающий вращение от коробки передач непосредственно к самим колесам в одной из осей. Если постараться объяснить максимально понятным языком, вся энергия, которая идет от коробки передач равномерно распределяется между колесами одной из осей.

Сами потоки могут распределяться в разном диапазоне, в зависимости от хода движения, угла расположения авто и других параметров. Диапазон распределения варьируется от 50:50 до 100:0.

Основная задача заключается в том, чтобы обеспечить вращение колес под разным углом, сохранив при этом крутящий момент. Это особенно актуально при поворотах, в том числе очень крутых, когда необходимо дать нагрузку на ведущее колесо одной оси, совершить маневр, а затем стабилизировать распределение, чтобы продолжить ехать по прямой. Без него, не было бы свободного вращения колес на одной оси с разным количеством оборотов. И машину бы заносило на поворотах, что небезопасно.

Важно! При обнаружении первых признаков неисправности дифференциала, необходимо оперативно отреагировать на это, исправив проблему!

Признаки неисправности дифференциала

Основными признаками неисправности дифференциала являются:

повышенный уровень шума во время езды
стуки или удары, которые не только слышны, но еще и могут ощущаться водителем и пассажирами во время езды
течь смазки

Наиболее часто возникающей и достаточно серьезной поломкой считается заклинивание моста. Но, возникает такая проблема не сразу, как следствие каких-то неполадок, которые были проигнорированы водителем. Кстати, все 3 вышеперечисленных «симптома» обычно предшествуют заклиниванию моста.

Вот почему нельзя на все это закрывать глаза. Подтекание масла может говорить о необходимости заменить сальники и прокладки. Сразу нужно будет заменить масло. При сильном его загрязнении или недостатке, детали изнашиваются быстрее, что, соответственно, приведет к какой-то новой неисправности или серьезной поломке с заменой запчастей.

Конечно, можно попробовать самостоятельно разобраться в проблеме, найти и устранить причину. Но, далеко не у всех это получается. Поэтому, лучше, не откладывая, записаться в сервисный центр и показать машину специалисту. Это позволит найти точную причину и устранить проблему.

Не всегда речь идет о каком-то дорогостоящем ремонте с заменой деталей. Но, если долго тянуть и игнорировать проблемы, рано или поздно дифференциал откажется нормально выполнять свои функции. И вот тогда, на решение возникшей проблемы придется потратить намного больше времени, сил, нервов и денег. Лучше до такого не доводить!

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.

Что такое дифференциал и как он работает. Что такое дифференциал в автомобиле и как он работает

Дифференциал в автомобиле работает с целью осуществления следующих трёх задач:

Дифференциал передаёт мощность двигателя на колёса машины.
Делает последний шаг в уменьшении числа оборотов к колёсам (мы ведь помним, что первый такой шаг делает коробка передач) и, следовательно, увеличивая крутящий момент , передаваемый тем же ведущим колёсам.
Передавая мощность на ведущие колёса (всегда на чётное количество колёс на одной оси: на два или на все четыре), дифференциал позволяет каждому из них вращаться с разными скоростями (это именно то, от чего дифференциал заработал своё название).

В этой статье Вы узнаете, почему Ваш автомобиль нуждается в разных оборотах вращения колёс, как это обеспечивается, что такое дифференциал, как дифференциал работает и каковы его основные недостатки. Мы также рассмотрим несколько его типов.

Для чего нужен дифференциал?

Автомобильные колёса вращаются с разной скоростью, особенно это заметно при повороте. Вы можете видеть в анимации ниже, что каждое колесо проезжает очень разное расстояние, когда автомобиль поворачивает, и что внутренние колёса проезжают гораздо более короткое расстояние, чем внешние. Поскольку скорость равна расстоянию, поделённому на время, необходимое для проезда этого расстояния, то получается, что колёса, которые проезжают меньшее расстояние, вращаются с более низкой скоростью: так, при повороте налево левые колёса будут крутиться медленнее, чем правые, и наоборот. Также следует отметить, что передние колёса проезжают расстояние, отличающееся от того, которое проезжают задние колёса.

Кликните для просмотра анимации

Для автомобилей с приводом только на одну ось колёс — будь то на задние колёса или же на передние — разность вращения передних колёс к задним это не проблема. Нет никакой связи между ними, поэтому они вращаются независимо. Но ведущие колёса связаны между собой так, чтобы один двигатель и трансмиссия должны приводить в движение оба колеса, при этом, с разной скоростью их вращения. Но как же быть, если двигатель у нас всего один?! Если Ваш автомобиль не оснащён дифференциалом, колёса должны быть заблокированы вместе, будучи вынужденными вращаться с одной и той же скоростью. Это сделало бы манёвры поворотов — даже под небольшим углом — сложными: у таких автомобилей, чтобы иметь возможность повернуть, одной из шин обязательно придётся скользить, либо другой обязательно пробуксовывать. А с современными покрышками и асфальтовыми дорогами для этого потребуется достаточно много сил. Эта сила должна будет передаваться через ось от одного колеса к другому, возложив, таким образом, очень тяжёлое бремя на компоненты оси.

Именно с этой проблемой безукоризненно справляется дифференциал.

Что такое дифференциал?

Дифференциал — это устройство, которое разделяет крутящий момент двигателя на два пути с выходами, что позволяет каждому выходу вращаться с различной скоростью.

Дифференциал имеется на всех современных легковых и грузовых автомобилях, а также на многих полноприводных машинах. Причём, все полноприводные авто должны иметь дифференциал между каждым набором ведущих колёс на одной оси, и, кроме того, они нуждаются в дифференциале между парами передних и задних колёс (помните начало статьи — потому что передние колёса проходят другую дистанцию, в отличие от задних колёс при движении автомобиля по направлению, отличному от прямого?).

Тем не менее, некоторые полноприводные машины не имеют дифференциала между передними и задними колёсами, и, вместо этого, эти пары колёс тесно связаны между собой так, что передние и задние колёса должны крутиться с одной и той же скоростью. Вот почему на таких автомобилях производители не рекомендуют ездит по твёрдому покрытию в режиме полного привода, а включать его только на бездорожье.

А теперь давайте выясним, в каком месте автомобиля обычно располагается дифференциал в зависимости от типа привода автомобиля:

Как работает дифференциал?

Мы начнем с простейшего типа дифференциала, называемого открытым дифференциалом . Но сначала мы должны изучить некоторые термины — посмотрите на рисунок ниже, там Вы найдёте основные компоненты работы дифференциала:

Таким образом, дифференциал состоит из следующих основных частей:

Ведущий вал — передаёт крутящий момент, ведя его от коробки передач к началу дифференциала
Ведущая шестерня ведущего вала — косозубая небольшая шестерня в форме конуса, которая используется для сцепки с механизмом дифференциала
Коронная шестерня — ведомая шестерня также в форме конуса, которая приводится в движение (вращение) ведущей шестерней. Ведущая и ведомая шестерня, вместе взятые, называются главной передачей и именно они служат последним этапом уменьшения скорости вращения, которое в конечном счёте достигнет колёс (коронная шестерня всегда меньше ведущей, а, значит, ведущей шестерне придётся сделать намного больше оборотов, пока ведомая сделает всего один оборот вокруг себя).
Шестерни полуосей — это последние шестерни на пути передачи вращения от ведущего вала к колёсам.
Сателлиты — планетарный механизм, который как раз и осуществляет ключевую роль в обеспечении разности вращения колёс при повороте.
Полуоси — валы, идущие от дифференциала непосредственно к колёсам.

Когда автомобиль едет прямо.
Когда автомобиль поворачивает.

Посмотрите сами — всё достаточно просто:

Нажмите на кнопку «Поворачиваем», чтобы увидеть, как работает дифференциал во время поворота, и «Едем прямо», чтобы посмотреть, как движутся его компоненты во время прямолинейного движения

Как мы видим, когда мы едем прямо на своей машине, то фактически весь механизм дифференциала крутится с одной скоростью: частота вращения входного вала равна частоте вращения полуосей и, соответственно, частоте вращения колёс. Но стоит нам немного повернуть руль, как ситуация меняется, и в свою главную роль вступают теперь сателлиты, которые разблокируются за счёт разности нагрузки на колёса (когда одно колесо пытается пробуксовать, крутясь быстрее), и вся мощность от двигателя теперь проходит через них. А за счёт того, что два сателлита — это две независимые шестерни, получается, что они и передают разную частоту вращения полуосям, как бы раздваивая её, но не деля всю мощность поровну, а передавая наибольшую мощность тому колесу, которое движется по внешнему краю во время поворота автомобиля и, соответственно, раскручивая его сильнее (повышая его количество оборотов). И разность передаваемой мощности при этом тем сильнее, чем круче поворачивает машина (точнее, чем меньше радиус поворота этой машины).