Дифференциал в автомобиле: что это, значение, принцип работы

что такое дифференциал в автомобиле?

Дифференциал – это важный узел в конструкции трансмиссии автомобиля. Назначение дифференциала – разделение мощности, поступающей от двигателя, на два отдельных потока.

Что такое дифференциал и для чего он нужен

При повороте колеса автомобиля проходят различный путь. Это приводит к сильному износу шин, пробуксовке и к ухудшению управляемости машины. Дифференциал нужен, чтобы компенсировать разность угловых скоростей колес.

На некоторых автомобилях этого узла нет. Зачем нужен дифференциал, если, например, каждое из ведущих колес на машине имеет отдельный двигатель? Если допустима пробуксовка колес (например, в раллийных автомобилях), узел заваривается.

Как работает дифференциал?

По принципу действия дифференциал прост. В основе лежит планетарная передача, которая состоит из шестерен-полуосей, шестерен-саттелитов, ведомой и ведущей шестерни (передача вращения выполняется через ведущую шестерню).

Есть 3 режима:

• Движение по прямой дороге. Колеса автомобиля встречают одинаковое сопротивление — из-за этого шестерни-саттелиты не приводятся в движение. Поэтому мощность распределяется в соотношении 50/50 – поровну на каждое колесо. При этом период вращения колес равен периоду вращения ведомой шестерни.
• Поворот. Иная ситуация возникает при повороте. Из-за разного сопротивления угловая скорость одного из колес уменьшается, в результате замедляется и шестерня полуосей. Она приводит в движение саттелиты. Их вращение обеспечивает увеличение частоты вращения второй шестерни полуосей. Именно поэтому меняется соотношение скоростей вращения колес (крутящий момент распределяется в равных пропорциях), а их проворачивание отсутствует.
• Пробуксовка. Если автомобиль застрял или попал на сколькое покрытие, может возникнуть пробуксовка одного из колес. Скользящее колесо почти не встречает сопротивления, а для застрявшего оно максимально. За счет дифференциала, находящегося в автомобиле, происходит перераспределение мощностей. Соотношение может доходить до 0/100 (одно колесо стоит, а второе вращается с удвоенной скоростью). Тогда машина встает и не может тронуться. Поэтому многие современные автомобили оснащены блокировкой дифференциала.

По виду зубчатой передачи типы автомобильных дифференциалов бывают такими: цилиндрические, конические и червячные. Наиболее универсальной является последняя разновидность — ее устанавливают как в системах полного привода, так и на автомобилях с 1-й ведущей осью. Цилиндрический больше подходит для установки между мостами полноприводной машины. А передне- и заднеприводные авто оснащают коническими.

Блокировка дифференциала

Наиболее важна блокировка в авто с полным приводом. И причина не только в том, что их чаще эксплуатируют на бездорожье. Из-за особенностей конструкции таких автомобилей при потере сцепления с дорогой одного колеса крутящий момент может сократиться и на трех остальных. Из-за этого авто не будет ехать.

Блокировка происходит за счет «отключения» шестерен-саттелитов либо переноса мощности на загруженную полуось. В зависимости от способа перераспределения механизмы блокировки бывают полными или частичными. Распространены самоблокирующиеся дифференциалы – они устанавливаются на кроссоверы. Их работа позволяет оптимально распределить крутящий момент.

Наиболее сложным устройством обладает электронная блокировка. Она совмещён с системой курсовой устойчивости. Параметры движения автомобиля в этом случае определяют датчики. А за распределение мощности отвечает компьютер автомобиля.

Расположение

Существуют 2 вида дифференциалов: межосевой и межколесный (находится в корпусе ведущего моста). Эти типы дифференциалов имеют ряд отличий. Расположение узла зависит от типа привода автомобиля.

Межколесный ставится на автомобили как с одной, так и с двумя ведущими осями. На переднеприводных авто из-за отсутствия карданной передачи узел стоит сразу за КПП (либо они совмещены в одном корпусе). На машинах с задним приводом он устанавливается в редукторе.

Межосевой ставят на автомобили с полным приводом. Он распределяет мощность уже не между колесами, а между двумя осями. Данный узел задействует при подъёмах и спусках. Из-за наклона авто масса перераспределяется и одна из осей нагружается больше.

Большинство полноприводных авто оборудовано сразу 3 дифференциалами (2 – межколесных и 1 — межосевой). В то же время для машины с одной ведущей осью достаточно всего 1-го межколесного узла.

Виды автомобильных дифференциалов

Виды дифференциалов по принципу работы таковы:

1. С полной блокировкой. Блокировка выполняется водителем принудительно. Из-за того, что угловая скорость колес становится равной, при поворотах ухудшается управляемость и увеличивается износ покрышек. Подобной блокировкой оснащались автомобили ВАЗ-2121.
2. LSD (Limited Slip Differential). Узел этого вида является самоблокирующимся. Если разница между скоростями вращения двух колес становится слишком большой, происходит автоматическая блокировка (то есть ситуация, когда вся мощность поступает на 1 колесо, невозможна). Конструкция такого типа позволяет успешно преодолевать скользкие участки или бездорожье.
3. Вискомуфта (вязкостная муфта). Разновидность самоблокирующегося дифференциала, в котором блокировка выполняется за счет физических свойств некоторых веществ. Обычно сюда заливается дилатантная жидкость, основой которой служит силикон. При нормальной температуре и без перемешивания она сохраняет жидкое состояние. Однако при нагревании она расширяется и приобретает консистенцию клея. Подобная конструкция очень простая и дешевая, поэтому ее устанавливают на большинство «паркетников». Однако данный узел неремонтопригоден, неустойчив к длительной работе и не может быть подключен вручную. Полная блокировка колес возможна только при очень сильной пробуксовке.
4. Torsen (англ. Torque и Sensing). Еще один тип с самоблокировкой. По устройству и принципу работы дифференциала Torsen несколько отличается от предыдущих моделей. Принцип действия — за счет свойства червячной передачи заклинивать при определенном соотношении крутящих моментов. Данная разновидность узла используется на многих полноприводных автомобилях (например, на моделях марки Audi). Преимущество Torsen в его простоте и надежности. Он действует чисто механически и не связан с электроникой. Этот узел стабильнее вискомуфты. Основной недостаток конструкции заключается в том, что авто невозможно сдвинуть, если сразу 2 колеса одной оси проскальзывают. Кроме того, изделия Torsen достаточно дороги.
5. Электронный. Блокировка выполняется в автоматическом режиме посредством бортового компьютера. Главное преимущество такой конструкции – возможность настройки степени блокировки. Также этот узел хорошо стабилизирует машину при возникновении избыточной «поворачиваемости». Однако крутящий момент здесь всегда смещается на колесо с меньшей скоростью вращения.
6. Многодисковый. В конструкции есть подпружиненные фрикционные диски. Механизмы такого типа применяют редко, потому что они быстро изнашиваются. Чаще всего их используют в автоспорте.

Заключение

Автомобиль с дифференциалом безопаснее. Устройство позволяет не только комфортно ехать по трассе, но и выполнять сложные маневры. Однако при езде по бездорожью и скользкому покрытию управляемостью машины с дифференциалом может ухудшиться. В этом случае поможет блокировка компонента. Большинство автомобилей оснащено автоматической блокировкой, поэтому сложностей с ее использованием не возникает. Если же она активируется вручную, включать ее следует только на особенно сложных участках дороги. В противном случае есть риск серьезно повредить покрышки.

Что такое дифференциал и зачем он нужен

Дифференциал — механическое устройство, которое делит момент входного вала между выходными валами, называемыми полуосями. Непонятно? Попробуем разобраться.

Не путать с дифференциальными уравнениями: в нашем случае дифференциал — это важнейший элемент полноприводного автомобиля. В силу того что при прохождении поворота каждое из колес движется по собственной траектории, внешнее колесо проходит более длинную дугу, чем внутреннее. Таким образом, при вращении ведущих колес с одинаковой скоростью поворот возможен только с пробуксовкой, что негативно сказывается на управляемости, а также приводит к существенному износу шин. Для предотвращения этих негативных явлений и служит дифференциал. Момент от двигателя передается карданным валом через коническую зубчатую передачу на корпус дифференциала. Тот, в свою очередь, через независимые друг от друга шестерни (сателлиты) вращает полуоси. Таким образом, каждая из полуосей вращается с разной угловой скоростью, а каждое колесо свободно перемещается по своей траектории без проскальзывания. При этом суммарная скорость вращения остается постоянной. Помимо этого, дифференциал позволяет неразрывно передавать крутящий момент от двигателя на ведущие колеса, а в сочетании с главной передачей служит дополнительной понижающей передачей.

В трансмиссии автомобилей концерна VW для блокировки дифференциала используется муфта Haldex. Она представляет собой многодисковую муфту, работающую в масля- ной ванне. Пакет фрикционов сжимается рабочим поршнем гидравлической системы

Все бы хорошо, но тут появляется другая проблема — как только одно из ведущих колес попадает на скользкую поверхность или вывешивается в воздухе, весь момент по принципу наименьшего сопротивления отправляется к нему. Если все четыре ведущих колеса вдруг попадут на лед, то автомобиль через какое-то время остановится, и будет буксовать на месте. Чтобы этого не происходило, инженеры были вынуждены искать конструктивные решения для блокировки дифференциала.

Жестко или мягко?

Первые опыты широкого использования полного привода (в основном на армейских внедорожниках и вездеходах) привели к появлению системы жесткого механического блокирования дифференциала. Для этого автомобиль необходимо было остановить и с помощью специального механизма заблокировать шестерни дифференциала. В данном случае речь идет о повышении проходимости на бездорожье, где скорость передвижения низкая и вероятность повредить привод — минимальная. Как только автомобиль выбирался на нормальную дорогу, необходимо было отключить блокировку, иначе существенно возрастает нагрузка на полуоси и механизм блокировки, а также увеличивается износ всех элементов конструкции. Поэтому нужно было придумать, как автоматизировать этот процесс и сделать его более простым и адекватным для рядового автолюбителя.

Вискомуфта

Развитие химической промышленности, и, как следствие, появление дилатантных жидкостей, изменяющих свою вязкость, послужило основой для создания вискомуфты. Пионерами ее применения в конце 60-х годов прошлого века стали британские инженеры Тони Ролт и Дерек Гарднер. Конструкция вискомуфты проста, как все гениальное. Она состоит из набора близко расположенных друг к другу фрикционов, одна половина которых соединяется с валом межосевого дифференциала, а вторая наружными выступами — с цилиндрическим корпусом. При обычном движении скорость вращения передних и задних колес одинакова, поэтому перемешивание жидкости в муфте слабое, и она обладает хорошей текучестью. Но как только колеса одной из осей забуксовали, шестеренки межосевого дифференциала начинают раскручиваться, и связанные с ним фрикционы вискомуфты начинают быстро перемешивать силиконовую жидкость. Она твердеет, сжимая оба пакета фрикционов. В результате межосевой дифференциал частично или полностью блокируется.

Запатентовав свое изобретение, Тони Ролт создал собственную фирму, которая наладила выпуск вискомуфт для различных автомобильных фирм по обе стороны Атлантики. Первым массовым авто с полноприводной трансмиссией и межосевым дифференциалом с вискомуфтой стал AMC Eagle, который выпускался компанией American Motors c 1979 по 1988 год. В различных версиях эта модель разошлась тиражом около 200 тысяч экземпляров. Позже с активным развитием полноприводных трансмиссий вискомуфты нашли широкое применение в автомобилестроении. Но, как у любого другого устройства, у вискомуфты есть и свои недостатки — инерционность срабатывания, громоздкость и ограниченность по величине передаваемого момента.

Торсен и Халдекс

Вернемся вновь на полстолетия назад в далекий 1958-й год, когда американский инженер Вернон Глизман разработал и запатентовал механический самоблокирующийся дифференциал Dual-Drive Differential, который позже получил привычную сегодня торговую марку Torsen. Основная идея фактически зашифрована в названии, происходящем от сокращения двух английских слов, torque sensing, чувствительный к крутящему моменту. Механический самоблокирующийся дифференциал Torsen представляет собой оригинальное сочетание червячных пар и зубчатых колес. Блокировка у этого устройства происходит не от разности скоростей вращения валов, как в вискомуфте и других дифференциалах повышенного трения, а при изменении баланса крутящих моментов на валах. Как только момент на одном из валов увеличивается, червячные пары «заклинивают» зубчатые колеса, блокируя нужную шестерню дифференциала.

VW Touareg имеет два вида полного привода. В первом случае используется межосевой дифференциал Торсен и свободный дифференциал на задней оси, во втором — межосевой дифференциал с электронной блокировкой и понижающей передачей плюс блокировка дифференциала задней оси

Вторая конструкция, получившая сегодня широкое распространение, — электронно-управляемая фрикционная муфта, разработанная шведской фирмой Haldex. Она представляет собой многодисковое сцепление, работающее в масле. Как только появляется незначительная разница в скоростях вращения двух валов, с помощью гидравлики диски сцепления замыкаются. Электронный блок управления следит за многочисленными данными от датчиков, и, как только пробуксовка прекращается, давление в системе падает, и диски разжимаются. Среди главных достоинств муфты Haldex — практически мгновенное срабатывание, а также возможность менять характеристики с помощью перенастройки блока управления.

Что такое дифференциал автомобиля — типы дифференциалов

При движении автомобиля в поворотах колёса ведущей оси проходят путь разной длины. Чтобы шины не проскальзывали, колёса должны вращаться с разными скоростями. Рассмотрим: что такое дифференциал и принцип его работы, какие бывают разновидности.

Что это такое

Дифференциал — механизм, позволяющий колёсам ведущей оси вращаться с разными скоростями и одинаковым, подводящимся к ним, крутящим моментом. В трансмиссии с одной ведущей осью дифференциал устанавливается между приводами колёс (межколёсный). В полноприводных авто он может находиться между ведущими осями (межосевой). Произведение силы тяги на радиус колеса даёт тот крутящий момент, который дифференциал должен передать на колёса. Когда сцепление с дорогой слабое или одно колесо вывешено, крутящий момент и сила тяги на колесе очень малы или отсутствуют, автомобиль не сможет продолжить движение. Это особенность дифференциала с коническими шестернями, получившего широкое распространение. Этот вид дифференциала называют симметричным, так как он поровну распределяет крутящий момент между колёсами.

Это происходит потому, что сателлит работает как равноплечий рычаг и передаёт только равные усилия к шестерням полуоси, а соответственно к ведущим колёсам. Если одно из колёс имеет малое сцепление с дорожным покрытием, то эффективный крутящий момент на нём небольшой. Соответственно симметричный дифференциал подведёт такое же усилие к другому колесу. Т.е., если одно колесо буксует, сила тяги на втором равна нулю, что отрицательно сказывается на проходимости.

Для её улучшения на автомобилях применяют полную или частичную блокировку дифференциалов, степень которой оценивают коэффициентом блокировки.

Коэффициент блокировки (Кб)

Соотношение крутящего момента на отстающем колесе к моменту на забегающем колесе. Его величина для симметричного дифференциала всегда равна 1, для дифференциалов повышенного трения от 1 до 5. Чем больше Кб, тем лучше проходимость автомобиля. При Кб = 3 момент на отстающем колесе будет в три раза больше, чем на буксующем. Но момент на колесе в эту секунду будет возможным от 20 до 70%, в зависимости от возможности блокирующего механизма.

Существует несколько видов дифференциалов.

Дифференциал с полной блокировкой

Принудительная блокировка дифференциала используется в основном на внедорожниках и грузовых машинах, для улучшения проходимости на бездорожье. Включается с помощью клавиши в салоне, по мере необходимости. Очень важно отключить блокировку при выезде на сухой грунт, во избежание поломки полуосей. Пример — блокировка межосевого дифференциала на ВАЗ-2121. Приводится в действие водителем принудительно. Угловые скорости колёс здесь всегда равны, что противоречит условиям движения автомобиля по кривой, приводит к износу резины и ухудшению управляемости по твёрдому покрытию.

Вискомуфта

Это многодисковая муфта, в которой передаваемый момент возрастает с увеличением разности скоростей ведущего и ведомого валов. Используется в упрощенных системах постоянного полного привода и в качестве блокирующего механизма дифференциалов.

Принцип работы вискомуфты

Основан на особых свойствах специальной силиконовой жидкости: при повышении температуры ее вязкость не понижается, как, например, у масла, а повышается. Вискомуфта представляет собой цилиндр, заполненный силиконовой жидкостью. Внутри его находится пакет из перфорированных дисков, соединенных через один соответственно с ведущим и ведомым валами. В полноприводной трансмиссии при нормальных условиях движения валы вращаются примерно с одинаковой скоростью: входной – под действием крутящего момента от основного ведущего моста, а выходной вращают колеса, с которыми он соединен. При буксовании колес основного ведущего моста входной вал вращается быстрее выходного (машина практически стоит), жидкость нагревается от трения о диски, и муфта начинает передавать больший момент на выходной вал.

Существенный недостаток вискомуфты: на срабатывание муфты требуется время, а оптимальную ее характеристику трудно подобрать. Поэтому многие производители отказываются от применения вискомуфты в пользу управляемых электроникой многодисковых сцеплений.

Торсен

От англ. TORQUE и «SENSING» — чувствительный к крутящему моменту. Сателлиты расположены в корпусе перпендикулярно его оси, объединены между собой попарно с помощью прямозубого зацепления, а с полуосевыми шестернями связаны червячным зацеплением. В повороте полуосевая шестерня, связанная с отстающим колесом, поворачивает входящий с ней в зацепление сателлит, он, в свою очередь, вращает второй сателлит и шестерню полуоси. Такой жесткой кинематической связью колёсам автомобиля обеспечивается возможность вращаться с разной скоростью. Силы трения, возникающие в червячном зацеплении от разности моментов на колёсах, осуществляют блокировку дифференциала. Недостаток конструкции – сложность изготовления, сборки агрегата в целом и ремонта.

Квайф

Сателлиты расположены в два ряда параллельно оси вращения корпуса. Причём они крепятся не на осях, а находятся в закрытых с обеих сторон отверстиях корпуса. Правый ряд сателлитов (их может быть от 3 до 5) входит в зацепление с правой шестерней полуоси, левый — с левой. Кроме того, сателлиты из разных рядов зацепляются между собой через один. Когда одно из колёс начинает отставать, связанная с ним полуосевая шестерня начинает вращаться медленнее корпуса дифференциала и поворачивать входящий с ней в зацепление сателлит. Он передаёт движение связанному с ним сателлиту, а тот в свою очередь, на полуосевую шестерню. Так обеспечиваются разные обороты колёс в повороте.

Благодаря разности крутящих моментов на колёсах возникают силы трения, осуществляющие блокировку, что увеличивает силу тяги автомобиля, повышая его проходимость. Дифференциалы такого типа получили наибольшее распространение в тюнинге.

Дифференциал автомобиля — устройство, фото, типы.

Многие покупатели при выборе внедорожника наверняка сталкивались в описании той или иной модели с термином «электронная блокировка дифференциала». Но что это такое, и как работает этот самый дифференциал, знают далеко не все потенциальные владельцы автомобилей этого класса. В нашем сегодняшнем материале мы подробно расскажем, для чего машине дифференциал, каковы его разновидности и на какие автомобили он устанавливается.

На фото самоблокирующиеся дифференциалы

История создания и назначение дифференциала

На автомобилях, оснащенных двигателем внутреннего сгорания, дифференциал появился через несколько лет после их изобретения. Дело в том, что первые экземпляры машин, приводимых в действие двигателем, имели очень плохую управляемость. Оба колеса на одной оси при повороте вращались с одинаковой угловой скоростью, что приводило к пробуксовке колеса, идущего по внешнему, большему, чем внутренний, диаметру. Решение проблемы было найдено просто: конструкторы первых автомобилей с ДВС позаимствовали у паровых повозок дифференциал – механизм, изобретенный в 1828 году французским инженером Оливером Пекке-Ром. Он представлял собой устройство, состоящее из валов и шестерней, через которые крутящий момент от двигателя передается на ведущие колеса. Но после установки на автомобиль дифференциала обнаружилась еще одна проблема – пробуксовка колеса, утратившего сцепление с дорогой.

Обычно это проявлялось, когда автомобиль двигался по дороге, покрытой участками льда. Тогда колесо, попавшее на лед, начинало вращаться с большей скоростью, чем то, которое находилось на грунте или бетоне, что в итоге приводило к заносу автомобиля. Тогда конструкторы задумались об усовершенствовании дифференциала с тем, чтобы при подобных условиях оба колеса вращались с одинаковой скоростью и автомобиль не заносило. Первым, кто проводил эксперименты с созданием дифференциала с ограниченным проскальзыванием, стал Фердинанд Порше.

Фердинанд Порше

Ему понадобилось три года, чтобы разработать, протестировать и выпустить на рынок так называемый кулачковый дифференциал – первый механизм с ограниченным проскальзыванием, который устанавливался на первые модели марки Volkswagen. Впоследствии инженеры разработали различные виды дифференциалов, о которых речь пойдет ниже.

В автомобиле дифференциал выполняет три функции: 1) передает крутящий момент от двигателя к ведущим колесам, 2) задает колесам разные угловые скорости, 3) служит понижающей передачей в сочетании с главной передачей.

Устройство дифференциала

Усовершенствованный автомобильными конструкторами дифференциал устроен в виде планетарной передачи, где крутящий момент от двигателя передается через карданный вал и коническую зубчатую передачу на корпус дифференциала. Тот, в свою очередь, направляет крутящий момент на две шестерни, а уже они распределяют момент между полуосями. Сцепление между шестернями-сателлитами и полуосями имеет две степени свободы, что позволяет им вращаться с разными угловыми скоростями.

Устройство дифференциала.

Таким образом, дифференциал обеспечивает разную скорость вращения колес, расположенных на одной оси, что предотвращает и пробуксовку при повороте. После того, как был изобретен полный привод, у автомобиля появилось два, а впоследствии и три (с межосевым) дифференциала, которые распределяли крутящий момент между ведущими осями.

Уже понятно, что без дифференциала не обходится ни один автомобиль. В передне- и заднеприводных автомобилях он расположен на ведущей оси. Если у автомобиля сдвоенная ведущая ось, то здесь в конструкции трансмиссии применяют два дифференциала — по одному на каждую ось. В полноприводных машинах дифференциалов два (для моделей с подключаемым полным приводом – по одному на каждую ось) или три (для моделей с постоянным полным приводом – по одному на каждую ось, плюс межосевой дифференциал, который распределяет крутящий момент между осями). Кроме количества механизмов, устанавливаемых на автомобили с разными типами приводов, дифференциалы различают по виду блокировки.

Разновидности дифференциалов

По виду блокировки дифференциалы делятся на два – ручная и электронная блокировка. Ручная, как следует из названия, производится водителем вручную при помощи кнопки или тумблера. В этом случае шестерни-сателлиты механизма блокируются, ведущие колеса двигаются с одинаковой скоростью. Обычно ручная блокировка дифференциала предусмотрена на внедорожниках.

Ее рекомендуется включать при преодолении сложного бездорожья и отключать при выезде на обычные дороги.

Электронная или автоматическая блокировка дифференциала осуществляется при помощи электронного блока управления, который, анализируя состояние дорожного покрытия (используется информация с датчиков ABS и антипробуксовочной системы), сам блокирует шестерни-сателлиты.

Задний дифференциал с электронным управлением Range Rover Sport

По степени блокировки это устройство делится на дифференциал с полной блокировкой и дифференциал с частичной блокировкой шестерен-сателлитов.

Полная блокировка дифференциала предполагает 100%-ную остановку вращения шестерен-сателлитов, при которой сам механизм начинает выполнять функцию обычной муфты, передавая равнозначный крутящий момент на обе полуоси. Вследствие этого оба колеса вращаются с одинаковой угловой скоростью. Если же одно из колес теряет сцепление с дорогой, весь крутящий момент передается на колесо с лучшим сцеплением, что позволит преодолеть бездорожье. Такое устройство дифференциала используется на внедорожниках Toyota Land Cruiser, Mercedes-Benz G-Class и других.

Полная блокировка дифференциала

Частичная блокировка дифференциала предполагает неполную остановку вращения шестерен-сателлитов, то есть с проскальзыванием. Достигается такой эффект за счет так называемых самоблокирующихся дифференциалов. В зависимости от того, каким образом срабатывает этот механизм, их делят на два вида: Speed sensitive (функционируют при разнице в угловых скоростях вращения полуосей) и Torque sensitive (функционируют при уменьшении крутящего момента на одной из полуосей). Такое устройство дифференциала используется на внедорожниках Mitsubishi Pajero, Audi с системой полного привода Quattro, BMW с системой X-Drive и так далее.

Дифференциалы, относящиеся к группе Speed sensitive, имеют разную конструкцию. Существует механизм, в котором роль дифференциала играет вискомуфта. Она представляет собой резервуар, расположенный между полуосью и ротором карданного вала, заполненный специальной вязкой жидкостью, в которую, в свою очередь, погружены диски, сочлененные с полуосью и ротором. Когда угловая скорость вращения колес разнится (одно колесо вращается быстрее другого), диски в резервуаре тоже начинают вращаться с разными скоростями, но вязкая жидкость постепенно выравнивает их скорость, и, соответственно, крутящий момент. Как только угловые скорости обоих колес сравняются, вискомуфта отключается. По своим характеристикам вискомуфта менее надежна, чем фрикционный дифференциал, поэтому ее устанавливают на машины, предназначенные для преодоления бездорожья средней степени или спортивные модификации автомобилей.

Еще один механизм дифференциала, относящийся к группе Speed sensitive – героторный дифференциал. Здесь роль блокировки, в отличие от вискомуфты, играет масляный насос и фрикционные пластины, которые монтируются между корпусом дифференциала и шестерней-сателлитом полуосей. Но принцип действия во многом схож с таковым у вискомуфты: при возникновении разницы в угловых скоростях ведущих колес насос нагнетает масло на фрикционные пластины, которые под давлением блокируют корпус дифференциала и шестерню полуоси до тех пор, пока скорости вращения колес не сравняются. Как только это происходит, насос перестает работать и блокировка отключается.

Дифференциалы, относящиеся к группе Torque sensitive, тоже имеют разную конструкцию. К примеру, есть механизм, в котором используется фрикционный дифференциал. Его особенностью является разность угловых скоростей вращения колес при движении автомобиля на прямой и в повороте. При езде по прямой дороге угловая скорость обоих колес одинаковая, а при прохождении поворота ее значение различно для каждого колеса. Это достигается за счет установки между корпусом дифференциала и шестерней-саттелитом фрикциона, который способствует улучшению передачи крутящего момента на колесо, утратившее сцепление с дорогой.

Еще один тип дифференциалов — с гипоидным (червячным или винтовым) и косозубым зацеплением. Их условно делят на три группы.

Первая – с гипоидным зацеплением, в которой у каждой полуоси есть собственные шестерни-сателлиты. Они объединятся между собой при помощи прямозубого зацепления, причем ось шестерни располагается по отношению к полуоси перпендикулярно. При возникновении разницы в угловых скоростях ведущих колес, шестерни полуосей расклиниваются, образуется трение между корпусом дифференциала и шестернями. Происходит частичная блокировка дифференциала и крутящий момент передается на ту ось, угловая скорость вращения которой меньше. Как только угловые скорости колес выровняются, происходит деактивация блокировки.

Вторая – с косозубым зацеплением, в которой у каждой полуоси также есть свои шестерни-сателлиты (они винтовые), но их оси располагаются параллельно полуосям. А объединяются эти агрегаты между собой при помощи косозубого зацепления. Сателлиты в этой механизме установлены в специальных нишах на корпусе дифференциала. Когда угловая скорость вращения колес различается, происходит расклинивание шестерен, и они, сопрягаясь с шестернями в нишах корпуса дифференциала, частично блокируют его. При этом крутящий момент направляется на ту полуось, скорость вращения которой меньше.

Третья – с косозубыми шестернями полуосей и винтовыми шестернями сателлитов, которые располагаются параллельно друг другу. Такой тип используется в конструкции межосевого дифференциала. Благодаря планетарной конструкции дифференциала, имеется возможность посредством частичной блокировки смещать крутящий момент на ту ось, угловая скорость вращения колес которой меньше. Диапазон такого смещения весьма широк – от 65/35 до 35/65. При установлении равнозначной угловой скорости вращения колес передней и задней оси дифференциал разблокируется.

Эти группы дифференциалов получили самое широкое применение в автомобилестроении: их устанавливают как на «гражданские» модели, так и на спортивные.

Что такое дифференциал и для чего нужны блокировки

Дифференциал — это механическое устройство, которое передает крутящий момент с одного источника на два независимых потребителя таким образом, что угловые скорости вращения источника и обоих потребителей могут быть разными относительно друг друга.

Дифференциа́л — это механическое устройство, которое делит момент входного вала между выходными валами, называемых 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.

Такая передача момента возможна благодаря применению так называемого планетарного механизма. В автомобилестроении, дифференциал является одной из ключевых деталей трансмиссии. В первую очередь он служит для передачи момента от коробки передач к колёсам ведущего моста.

Почему для этого нужен дифференциал ? В любом повороте, путь колеса оси, двигающегося по короткому (внутреннему) радиусу, меньше, чем путь другого колеса той же оси, которое проходит по длинному (внешнему) радиусу.

В результате этого, угловая скорость вращения внутреннего колёса должна быть меньше угловой скорости вращения внешнего колеса. В случае с не ведущим мостом, выполнить это условие достаточно просто, так как оба колеса могут не быть связанными друг с другом и вращаться независимо.

Но если мост ведущий, то необходимо передавать крутящий момент одновременно на оба колеса (если передавать момент только на одно колесо, то возможность управления автомобилем по современным понятиям будет очень плохой).

При жесткой же связи колёс ведущего моста и передачи момента на единую ось обоих колёс, автомобиль не мог бы нормально поворачивать, так как колеса, имея равную угловую скорость, стремились бы пройти один и тот же путь в повороте.

Дифференциал позволяет решить эту проблему: он передаёт крутящий момент на раздельные оси обоих колёс (полуоси) через свой планетарный механизм с любым соотношением угловых скоростей вращения полуосей. В результате этого, автомобиль может нормально двигаться и управляться как на прямом пути, так и в повороте.

Однако, ввиду физики устройства, у планетарного механизма есть очень нехорошее свойство: он стремится передать полученный крутящий момент туда, куда легче. Например, если оба колеса моста имеют одинаковое сцепление с дорогой и усилие, необходимое для раскручивания каждого из колёс одинаковое, дифференциал будет распределять крутящий момент равномерно между колёсами.

Но стоит только появится ощутимой разнице в сцеплении колёс с дорогой (например, одно колесо попало на лёд, а другое осталось на асфальте), как дифференциал тут же начнёт перераспределять момент на то колесо, усилие для раскрутки которого наименьшее (то есть на то, которое находится на льду).

В результате, колесо, находящееся на асфальте перестанет получать крутящий момент и остановится, а колесо, находящееся на льду примет на себя весь момент и будет вращаться с увеличенной угловой скоростью, причем планетарный механизм будет играть роль редуктора, повышающего скорость вращения этого колеса.

Естественно, это явление сильно ухудшает проходимость и управляемость автомобиля. Ведь по логике вещей, в рассмотренной ситуации момент желательно передавать на колесо, расположенное на асфальте, чтобы автомобиль мог продолжить движение.

В полноприводных автомобилях дифференциалом обычно оборудованы два моста, а зачастую дифференциал можно обнаружить еще и между мостами (межосевой дифференциал). Таким образом, мы получаем схему трансмиссии, в которой присутствуют целых три дифференциала: два мостовых и один межосевой.

Последний необходим для постоянного движения с полным приводом и передачей момента на все четыре колеса. Ведь в повороте колёса рулевого моста (обычно переднего) имеют совсем другие угловые скорости, нежели чем колёса заднего моста.

Межосевой дифференциал призван передавать крутящий момент от коробки передач к обоим ведущим мостам с разным соотношением угловых скоростей. Такая схема с тремя дифференциалами является одной из самых распространённых схем для постоянного полного привода (Full time 4WD).

Однако, это уже тема другого раздела. В данном разделе нас интересует дифференциал и его свойства. Возвращаясь к вышеописанному проблемному свойству планетарного механизма, интересно рассмотреть ситуацию, когда полноприводный автомобиль с межосевым дифференциалом одним из четырёх колёс попал на тот же лёд (или в скользкую яму). Что тогда произойдёт ?

Дифференциал моста, колесо которого находится на льду, отдаст весь полученный крутящий момент на это колесо. Межосевой дифференциал, в свою очередь, тоже стремится передать крутящий момент туда, куда легче. Естественно, межосевому дифференциалу легче отдать момент на мост с прокручивающимся на льду колесом, нежели чем на мост, колёса которого имеют хорошее сцепление с дорогой и могут двигать автомобиль.

В результате, весь крутящий момент от двигателя и коробки передач пойдёт на раскручивание единственного колеса, находящегося на льду. Остальные три колеса остановятся и не будут получать никакого крутящего момента от дифференциалов.

Итог: из четырёх ведущих колёс осталось только одно, которое проскальзывает на льду — полноприводный автомобиль «застрял». Как же заставить дифференциалы передавать крутящий момент на колёса с более хорошим дорожным сцеплением ? Для этого были разработаны различные способы частичной и полной, ручной и автоматической блокировки дифференциалов, которые будут рассмотрены ниже.

Основной целью блокировки дифференциала является передача необходимого крутящего момента обоим его потребителям (полуосям или карданам). Существуют принципиально разные методы решения данной задачи.

Полная (100%-я) ручная блокировка.

При таком типе блокировки, дифференциал фактически перестаёт выполнять свои функции и превращается в простую муфту, жестко связывающую полуоси (или карданы) между собой и передающую им одинаковый крутящий момент с одинаковой угловой скоростью. Для того, чтобы полностью заблокировать классический дифференциал, достаточно либо заблокировать возможность вращения сателлитов, либо жестко соединить между собой чашку дифференциала с одной из полуосей. Такая блокировка как правило реализована при помощи пневматического, электрического или гидравлического привода, управляемого водителем из салона автомобиля. Применяется как для мостовых, так и для межосевых дифференциалов. На картинке изображена схема блокировки компании ARB для мостового дифференциала, в которой блокируются сателлиты.

Включать подобного рода блокировки можно только при полностью остановленном автомобиле. Пользоваться ими надо крайне аккуратно, так как усилия мотора вполне достаточно чтобы «сорвать» механизм блокировки или поломать полуось. Применять такие блокировки желательно только на небольших скоростях для передвижения по труднопроходимой местности, так как при их применении в мостах (особенно в рулевых), автомобиль очень сильно теряет в управляемости. Как правило, жесткими блокировками мостовых и межосевых дифференциалов оборудуются полноценные рамные внедорожники, такие как Toyota Land Cruiser, 4Runner (Hilux Surf), Mercedes G-Class и. т. п.

Limited Slip Differentials — дифференциалы с ограниченным «проскальзыванием» (одной полуоси относительно другой).

Автоматическая блокировка с использованием
вискомуфты в качестве «Slip Limiter».

В этом случае применяется блокировка одной из полуосей с чашкой дифференциала. Вискомуфта монтируется соосно полуоси таким образом, что один её привод жестко крепится к чашке дифференциала, а другой — к полуоси. При нормальном движении угловые скорости вращения чашки и полуоси одинаковые, либо незначительно отличаются (в повороте). Соответственно, рабочие плоскости вискомуфты имеют такое же небольшое расхождение в угловых скоростях и муфта остаётся разомкнутой. Как только одна из осей начинает получать ощутимо больший момент и более высокую угловую скорость вращения относительно другой, в вискомуфте появляется трение и она начинает блокироваться. Причем, чем больше разница в скоростях, тем сильнее трение внутри вискомуфты и степень её блокировки. По мере увеличения степени блокировки вискомуфты и выравнивания угловых скоростей чашки и полуоси, трение внутри вискомуфты начинает падать, что ведёт к плавному размыканию вискомуфты и отключению блокировки. Данная схема применяется для межосевых дифференциалов, так как её конструкция слишком массивна для установки на мостовой редуктор. (Схема на картинке) Подобный механизм блокировки хорошо подходит для эксплуатации в условиях плохого дорожного покрытия, однако, в условиях настоящего бездорожья его способности далеко не выдающиеся: вискомуфта не справляется с постоянными сменами состояний сцепления мостов с грунтом, запаздывает при включении, перегревается и выходит из строя. Данный тип блокировки межосевого дифференциала можно встретить на «паркетных» внедорожниках: Toyota Rav4, Lexus RX300 и. т. п.

Кулачковые и зубчатые автоматические блокировки.

   

Принцип работы этих блокировок достаточно прост. Вместо классического шестеренчатого планетарного механизма используются кулачковые или зубчатые пары, которые при небольшой разнице в угловых скоростях полуосей имеют возможность взаимно проворачиваться (перескакивать), а при пробуксовке заклиниваются и блокируют полуоси друг с другом. Нетрудно себе представить, что происходит с автомобилем при срабатывании такой блокировки в повороте.

Некоторые экземпляры просто отключают одну из полуосей в момент возникновения небольшой разницы скоростей. Именно поэтому, штатно такими блокировками оборудуются только дифференциалы военной и специальной техники (БТР и. т. п.)

На картинках изображены (слева направо): кулачковая блокировка отечественного производства (БТР 60), Detroit Locker и Detroit E-Z Locker (компания Tractech).

Самоблокирующиеся дифференциалы.

 

Устройство таких дифференциалов довольно простое и принципиально ни чем не отличается от устройства обычного открытого дифференциала. Между полуосями и чашкой дифференциала добавлены комплекты блоков фрикционных пластин (которые помечены на картинке справа красными точками). Именно поэтому, подобные дифференциалы часто именуют «friction based LSD». Когда дифференциал пытается перераспределить крутящий момент на одну из полуосей и начинает возникать разница в угловых скоростях полуосей и чашки, пластины под действием силы трения сдерживают возникновение этой разницы. Разумеется, когда величина крутящего момента превосходит силу трения пластин, всё вращение передаётся на более легко вращаемую полуось. Такие блокировки работают в сравнительно небольшом диапазоне отношения моментов.

Довольно часто фрикционные блоки подпружинивают. Такие дифференциалы штатно устанавливаются в задний мост многих внедорожников — Toyota 4Runner (Hilux Surf), Nissan Terrano, Kia Sportage и. т. п. Американская компания ASHA Corp. пошла дальше, снабдив пакет фрикционов LSD дифференциала устройством блокировки, состоящего из насоса с поршнем (Героторный дифференциал). При возникновении разности в угловых скоростях полуоси и чашки насос нагнетает масло (жидкость) на поршень и сдавливает фрикционный блок, тем самым блокируя дифференциал. Данная конструкция получила название Gerodisk (Hydra-Lock) и штатно устанавливается на внедорожники Chrysler (на картинке слева). Практически для всех friction based дифференциалов необходимо применять специальное масло, которое содержит присадки, обеспечивающие нормальную работу фрикционных блоков.

Torque sensitive differentials.

 

 

  

 

 

Это одна из самых интересных, эффективных, технологичных и практически применяемых форм блокировки дифференциалов. Принцип работы основан на свойстве гипоидной пары «расклиниваться». В связи с этим, основные (или все) зацепления в таких дифференциалах гипоидные (червячные, или в простонародье — винтовые). Разновидностей конструкций не так уж и много — можно выделить три основных типа.

Первый тип производит компания Zexel Torsen. (T-1) Гипоидными 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, гипоидные 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 гипоидную 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.

Автором второго типа является англичанин Rod Quaife. В данном случае, оси сателлитов параллельны полуосям. Сателлиты расположены в своеобразных карманах чашки дифференциала. При этом парные сателлиты имеют не прямозубое зацепление, а образуют между собой еще одну гипоидную пару, которая расклиниваясь, так же участвует в процессе блокировки (на второй картинке). Подобное устройство имеет и дифференциал True Trac компании Tractech. Даже у нас в России появилось производство аналогичных дифференциалов под отечественные автомобили УАЗ и. т. д.

А вот компания Zexel Torsen в своём дифференциале T-2 предложила немного другую компоновку по сути, того же устройства (на картинке справа). Благодаря своей необычной конструкции, парные сателлиты соединены между собой со внешней стороны солнечных шестерней. По сравнению с первым типом, эти дифференциалы имеют меньший диапазон работы блокировки, однако они более чувствительны к разнице передаваемого момента и срабатывают раньше (начиная от 1.4/1). Компания Tractech недавно выпустила мостовой torque sensitive дифференциал Electrac, снабженный принудительной электроприводной блокировкой.

Третий тип производится компанией Zexel Torsen (Т-3) и используется в основном для межосевых дифференциалов. Планетарная структура конструкции позволяет сместить номинальное распределение момента в пользу одной из осей. Например, используемый на 4Раннере 4-го поколения дифференциал Т-3 имеет номинальное распределение момента 40/60 в пользу задней оси. Соответственно, смещен и весь диапазон работы частичной блокировки: от (front/rear) 53/47 до 29/71.
В целом, смещение номинального распределения момента между осями возможно в диапазоне от 65/35 до 35/65. Срабатывание частичной блокировки происходит при 20-30% разнице в передаваемых на оси моментах. Так же, подобная структура дифференциала делает его компактным, что в свою очередь, упрощает конструкцию и улучшает компоновку раздаточной коробки.
Вышеописанные torque sensitive дифференциалы очень популярны в автоспорте. Более того, многие производители устанавливают такие дифференциалы на свои модели штатно, как в качестве межосевых, так и межколёсных дифференциалов. Например, Тойота устанавливает такие дифференциалы как на легковые автомобили (Supra, Celica, Rav4, Lexus IS300, RX300 и. т. д), так и на внедорожники (4Runner / Hilux Surf, Land-Cruiser, Mega-Cruiser, Lexus GX470) и автобусы (Coaster Mini-Bus). Данные дифференциалы не требуют применения специальных присадок к маслу (в отличии от friction-based дифференциалов), однако лучше использовать качественное масло для нагруженных гипоидных передач.

Управление работой дифференциалов при помощи электронных систем контроля тормозных усилий (Traction Control и т. п.)

В современном автомобилестроении применяется всё больше и больше электронных систем контроля за движением автомобиля. Уже редко можно встретить автомобили, не оснащенные системой ABS (не дающей колёсам заблокироваться при торможении). Более того, уже с конца 80-х годов прошлого века передовые производители стали комплектовать свои флагманские модели системами контроля тяги и сцепления колёс — Traction Control. Например, Тойота установила систему Traction Control на Lexus LS400 в 1989 (90) году. Принцип работы такой системы прост: универсальные (так же обслуживают ABS) датчики вращения, установленные на контролируемых колёсах, фиксируют начало пробуксовки одного колеса оси относительно другого и система автоматически притормаживает забуксовавшее колесо, тем самым увеличивая на него нагрузку и вынуждая дифференциал отдать момент на колесо с хорошим сцеплением. При сильной пробуксовке, система так же может ограничивать подачу топлива в цилиндры. Работа такой системы очень эффективна, особенно на заднеприводных автомобилях. Как правило, при желании такую систему можно принудительно деактивировать кнопкой на приборной панели. Со временем, электронная система контроля тормозных усилий совершенствовалась и к ней добавлялись всё новые функции, работающие наряду с ABS и TRAC. (например управление разностью разблокировки рулевых колёс для более успешного прохождения поворотов). У всех производителей эти функции назывались по разному, однако смысл при этом оставался одинаковым. И вот, данные системы стали устанавливаться на полноприводные автомобили и внедорожники, причем в некоторых случаях они являются единственным средством контроля тяги и перераспределения крутящего момента между осями и колёсами (Mercedes ML, BMW X5). В случае, если внедорожник оснащен более серьёзными средствами распределения крутящего момента (жесткими блокировками и/или самоблокирующимися дифференциалами), то электронная система контроля тормозных усилий очень удачно дополняет эти средства. Хороший пример тому — великолепная управляемость и проходимость последнего поколения Тойотовских внедорожников 4Runner (Hilux Surf), Prado, Lexus GX470. Являясь представителями одной платформы, они обладают межосевым дифференциалом Torsen T-3 с возможностью жесткой блокировки, а так же электронной системой контроля тормозных усилий и тяги со множеством функций, помогающих водителю управлять автомобилем.
 

26 января 2012 в 00:56

Дифференциал автомобиля — предназначение, устройство, как работает

Дифференциал – один из важнейших элементов трансмиссии автомобиля. Его основное предназначение заключается в распределении, изменении и передачи крутящего момента, а при необходимости, для обеспечения вращения двух потребителей с различными угловыми скоростями.

Межколесный дифференциал – это дифференциал, предназначенный для привода ведущих колес, если же он установлен между ведущими мостами в полноприводном автомобиле – межосевой интервал.

Как правило, дифференциал автомобиля располагается в следующим местах:

• Привод ведущих мостов в полноприводном автомобиле – в раздаточной коробке
• Привод ведущих колес в полноприводном автомобиле – в картере заднего и переднего моста
• Привод ведущих колес в переднеприводном автомобиле — в коробке передач
• Привод ведущих колес в заднеприводном автомобиле – картер заднего моста

В основе дифференциала лежит планетарный редуктор. Используемый в редукторе вид зубчатой передачи условно делит дифференциал на три следующих вида:

• Червячный
• Цилиндрический
• Конический

Червячный – самый универсальный дифференциал и может быть установлен как между осями, так и между колесами. Цилиндрический тип, как правило, располагается в полноприводных автомобилях между осями. Конический тип применяется в основном как межколесный.

Различают также несимметричный и симметричный дифференциалы автомобиля. Несимметричный тип устанавливается между двумя приводными осями и позволяет передавать крутящий момент в различных пропорциях. Симметричный тип, как правило, устанавливается на главных передачах и позволяет передает на два колеса равный по значению крутящий момент.

Устройство автомобильного дифференциала

Основными элементами дифференциала являются:

• Полуосевые шестерни
• Шестерни сателлитов
• Корпус

Схема дифференциала переднеприводного автомобиля:
1 — ведомая шестерня главной передачи; 2 — фрагмент ведущей шестерни главной передачи; 3 — ось сателлитов; 4 — сателлит; 5 — корпус дифференциала; 6 — правый фланцевый вал; 7 — сальник; 8 — конический роликовый подшипник; 9 — полуосевая шестерня; 10 — левый фланцевый вал; 11 — фрагмент картера коробки передач.

Шестерни сателлитов по своему принципу работы напоминают планетарный редуктор и служат для соединения между собой корпуса и полуосевой шестерни. Последние в свою очередь соединяются с помощью шлицов с ведущими колесами. В различных конструкциях используются четыре или два сателлита, в легковых автомобилей чаще используется второй вариант.

Чашка дифференциала или корпус – ее основное предназначение заключается в том, чтобы передавать через сателлиты крутящий момент от главной передачи к полуосевым шестерням. Внутри него располагаются оси для вращения сателлит.

Солнечные или полуосевые шестерни – предназначены для передачи крутящего момента с помощью полуосей на ведущие колеса. Левая и правая шестерни могут иметь как одинаковое, так и различное между собой число зубцов. В свою очередь шестерни с различным число зубов используются для образование несимметричного дифференциала, а с одинаковым количеством – для симметричного.

Принцип работы автомобильного дифференциала

Работает дифференциал следующим образом: вращая одно из ведущих колес автомобиля, второе начнет вращаться в противоположном направлении, но при этом должно выполняться условие неподвижности карданного вала. В данном случае стеллиты вращаются в свих осях, играя роль шестерни.

Если завести двигатель и включить сцепление и любую из передач, начнет свое вращение карданный вал, передающий свой крутящий момент через цилиндрические и конические шестерни коробке дифференциала.

Таким образом, во время движения автомобиля по кривой траектории одно колесо замедляет свой ход, второе наоборот увеличивает его. В результате устраняется пробуксовка и скольжение колес и каждое из них вращается с той скоростью, которая необходима для безопасного движения.

Во время движения автомобиля по прямой, ничего особенного не происходи и дифференциал передает крутящий момент на оба колеса в одинаковом соотношении. Шестерни полуосевые вращаются с одинаковой угловой скоростью, так как сателлиты в этом случае находятся в неподвижном состоянии.

При движении на скользких покрытиях дифференциал обладает одним существенным недостатком – он может вызвать боковой занос машины, так как на буксующем колесе низкая сила сцепления с покрытием и оно начинает вращаться в холостую.

Самые простейшие дифференциалы автомобиля обладают еще одним недостатком. При попадании грязи или прочих сторонних элементов между шлицами крутящий момент может передаваться в различном соотношении, даже 0 к 100. Таким образом, одно колесо останется в абсолютно статичном положение.

Современные модели практически лишены данного недостатка. Их устройство отличается ручной или автоматической более жесткой блокировкой. Более того, во многих легковых современных машинах устанавливаются системы стабилизации и курсовой устойчивости, позволяющие оптимизировать в зависимости от траектории движения автомобиля распределение крутящего момента.

Как работает дифференциал — видео:

На этом всё, теперь вы знаете устройство дифференциала.

Загрузка…

устройство, назначение, где находится и для чего нужна блокировка межосевого механизма » АвтоНоватор

Современное машиностроение подразумевает большое количество вариаций автомобильного дифференциала. Это обусловлено тем, что индустрия постоянно развивается: машины имеют не только задний и передний привод, но также и полный. Вдобавок классификация узлов автомобиля разделяется по строению самого механизма. «Начинка» транспортных средств становится сложнее, но даже начинающим автовладельцам стоит знать принцип работы дифференциала.

Назначение

В автомобильной трансмиссии одной из самых важных деталей является дифференциал. Его задача состоит в том, чтобы правильно распределять и изменять крутящий момент двух потребителей, которые имеют различную угловую скорость.

Работа дифференциала заключается в том, чтобы давать правильные сигналы колёсам от коробки передач и напрямую от двигателя. Данный автомобильный узел имеет планетарное строение, что позволяет ему выполнять свою работу, даже если количество оборотов колёс в один промежуток времени имеет различие. Такое возможно, когда авто входит в поворот или начинает буксовать.

Дифференциал позволяет ведущим колёсам автомобиля вращаться с различной угловой скоростью

При всех достоинствах у простых вариантов дифференциалов есть и важные недостатки, и самый главный из них следующий: частота вращения на колёса распределяется не только в соотношении 50/50, но может стать и 100/0, когда, например, автомобиль застревает на льду или в грязи.

Наиболее частыми местами для установки дифференциала считаются:

• Коробка передач, в случае с автомобилями, имеющими передний привод;
• Раздаточная коробка или картер переднего и заднего моста, если авто имеет полный привод;
• Задний мост, на заднеприводных ТС.

Кроме того дифференциал условно делят на несколько разновидностей:

• Червячный, который считается универсальным видом;
• Конический — его чаще ставят между колёсами;
• Цилиндрический — зачастую используется для автомобилей с полным приводом и устанавливается между осями.

Существует также разделение дифференциалов по принципу симметричности. Выделяют симметричные и несимметричные узлы. Каждый из типов используется в определённых ситуациях. Несимметричная конструкция используется в полноприводных автомобилях. Дифференциал устанавливается между осями, и даёт различные пропорции крутящего момента на каждую из них. Для симметричного дифференциала подходит установка на главные оси. Это позволяет распределить между двумя колёсами равный крутящий момент.

Работа дифференциала на заднеприводном автомобиле

По месту расположения разделяют межосевой и межколёсный узел. Межколёсный дифференциал устанавливается между двумя колёсами, которые расположены на одной оси. Межосевой дифференциальный узел монтируется строго посередине между двух параллельных осей.

Устройство и принцип работы дифференциала

Для того чтобы определиться, как работает дифференциал в заднеприводной машине необходимо понять, что задняя ведущая ось вращается при помощи карданной передачи. После этого с помощью редуктора осуществляется поворот полуоси с колесом на ней. Дифференциалу удаётся совместить вышеперечисленные задачи так, чтобы колёса могли крутиться с различной скоростью. На автомобилях с передним приводом местонахождение и принцип работы дифференциального узла отличается. В данном случае крутящий момент от коробки передач сразу попадает на узел. После чего оказывается воздействие непосредственно на валы привода. Что касается полного привода, то для того чтобы ТС могло проезжать по разным участкам дорог, требуется не один, а целых три узла: между осями и между колёсами. В остальном принцип действия не отличается от вышеупомянутых.

Элементы, которые в дифференциале считают основными, это:

• Полуосевые шестерни;
• Шестерни сателлитов;
• Корпус.

Сателлиты по своему строению похожи на планетарный редуктор. Основная функция сателлитов заключается в том, чтобы совмещать корпус и полуосевую шестерню. Шлицы соединяют корпус и шестерню с теми колёсами, которые в автомобиле используются в качестве ведущих.

Если шестерни, используемые в дифференциале, имеют разное количество зубьев и разную направленность крутящего момента, то подобные механизмы относятся к несимметричным. В случае когда у шестерёнок одинаковое количество зубьев — дифференциал симметричный.

Корпус — это «оболочка» узла, его основная часть, в которой размещается остальные части механизма.

Что такое блокировка дифференциала в автомобиле

Блокировка дифференциального узла — это крайне важная функция, которая позволяет на время остановить работу одной из шестерёнок. Это необходимо в том случае, если одно из колёс по каким-либо причинам продолжает крутиться, а второе стоит на месте. Такая ситуация может произойти в случае, когда машина перемещается по неравномерно заледеневшей дороге.

Это интересно! Стоит применять блокировку в случае движения на небольшой скорости по труднопроходимым дорогам. Именно тогда вероятность застрять весьма высока. В других ситуациях блокировать дифференциал не следует, так как автомобиль стремится ехать по прямой и становится практически неуправляемым.

Разновидности механизма по способу блокировки

Временная остановка одного из работающих механизмов спасает не только от пробуксовки, но и от серьёзных проблем с неуправляемыми заносами. Можно заблокировать как колесо, так и половину оси. В зависимости от конфигурации автомобиля устанавливается дифференциал с ручным, самоблокировочным или электронным типом блокировки.

С ручной блокировкой

Дифференциал с ручным способом блокировки считают одним из наиболее примитивных. Отключение в ручном режиме осуществляется при помощи кнопок или рычагов, которые располагаются в салоне автомобиля. Подобный вид чаще всего используется в машинах, которые имеют полный привод, иными словами, во внедорожниках.

Планетарная система принимает форму муфты и блокирует возможность движения сателлитов. Эксперты настоятельно рекомендуют использовать ручную блокировку только после того, как будет выжата педаль сцепления.

Это важно! После блокировки дифференциала следует сбросить скорость на минимум, особенно если в этот момент автомобиль пересекает труднопроходимую местность. После того, как один из узлов заблокируется, будет гораздо сложнее поворачивать, а, значит, транспортное средство будет легче вести по прямой.

Функция ручной блокировки применяется на внедорожниках, которые обладают рамной конструкцией. Желательно использовать ручную блокировку, уже имея хороший стаж вождения, так как управлять таким автомобилем значительно сложнее.

Toyota Land Cruiser 100 является внедорожником, имеющим кнопку блокировки межосевого дифференциала

Транспортные средства, на которых имеется ручная блокировка дифференциала:

• Toyota Land Cruiser;
• Toyota Hilux;
• Шевроле Нива.

Самоблокирующийся

Данный вид узлов хорошо приспособлен к тяжёлым условиям вождения, так как значительно увеличивают проходимость авто. Основной принцип самостоятельной блокировки заключается в том, что определённые условия движения способствуют автоматической блокировке дифференциала. Если разница в полуосях становится слишком значительной, срабатывает механизм насоса, который нагнетает давление масла. После этого пластины начинают сближаться, а скорость колеса снижается. Этот метод позволяет правильно распределить нагрузку на колёса при буксовке или заносе.

Существует множество известных автомобильных самоблокирующихся дифференциалов. Например, узлы фирм Торсен и Квайф. Также примером подобного устройства является модель «speed sensitive». Механизм моментально фиксирует различную скорость вращения осей транспортного средства. Модель автомобиля, где стоит именно этот тип дифференциала — Toyota Rav4 с вискомуфтой. Если одна из осей начинает двигаться с намного большей скоростью, то муфта срабатывает и начинает тормозить движение предотвращая аварийную ситуацию! Как только скорость снижается, сила трения уменьшается и возвращает независимость частям узла.

Работа дифференциала Торсен основана на особенностях работы червячной передачи

На спецтехнике устанавливается другой вариант самоблокирующихся дифференциальных механизмов — кулачковые пары. Примером может послужить «ГАЗ-66». Подобная конструкция значительно увеличивает проходимость машины, однако вполне может создать опасные ситуации, когда дифференциал замыкается самостоятельно. Схема его действия очень проста и понятна: вместо «планетарки» в механизме применяются зубчатые пары. Они вращаются, если в скорости колёс возникают небольшие расхождения, однако если разница увеличиваются, то устройства входят в клин.

С электронным управлением

Блокировка узла в данном случае происходит после передачи датчиками информации в управление. Система управления может не только заблокировать дифференциальный узел, но и автоматически контролировать сцепление и тягу колёс. Датчики контролируют частоту оборотов всех осей, что значительно упрощает задачу управления автомобилем на разных поверхностях дорожного покрытия.

Активного действия

На сегодняшний день активные дифференциалы являются одними из наиболее эффективных в сравнении со своими аналогами. Подобный механизм был изобретён сравнительно недавно, однако уже набрал популярность. Принцип его работы в том, чтобы ускорить действие колёс и полуоси. Несмотря на то, что подобное решение полностью противоположно остальным, такой способ оказался наиболее удачным.

Активный дифференциал задней оси по команде центрального процессора увеличивает тягу на внешнем колесе автомобиля

Подобные разработки не только оптимизируют работу, но и позволяют снизить риски поломки автомобиля. Кроме того уменьшается процентное соотношение аварийных ситуаций на дорогах из-за неправильной работы дифференциала. Постоянное улучшение делает вождение любых наземных транспортных средств более простым, безопасным и удобным. Главное — это своевременно проверять состояние шестерёнок и всех остальных деталей, которые оказывают непосредственное влияние на работу дифференциального узла. От этого зачастую зависит не только безотказность личного автомобиля, но и жизнь водителя и пассажиров.

Оцените статью: Поделитесь с друзьями!

Что такое дифференциал и как он работает? — Driving.ca

Breadcrumb Trail Links

1. Как это работает

Без него вы вряд ли сможете повернуть за угол

Автор статьи:

Джил МакИнтош Передний дифференциал на Bronco 2021 года Фото Ford

Содержание статьи

Если вы когда-либо играли с машиной Hot Wheels и, конечно же, играли, то знаете, что игрушка отлично справляется с движением по прямой, но не очень хорошо поворачивает.

Объявление

Это объявление еще не загружено, но ваша статья продолжается ниже.

Содержание статьи

Это потому, что у него нет дифференциала. А вот ваш автомобиль — передний, задний, четырех- или полноприводный. Какой у вас дифференциал и даже сколько, зависит от того, на чем вы едете.

В чем разница?

На повороте внешнее колесо движется дальше и быстрее внутреннего.Дифференциал — это набор шестерен, который передает мощность двигателя на колеса, позволяя им вращаться с разной скоростью на поворотах.

При переднем приводе (FWD) дифференциал находится рядом с трансмиссией внутри корпуса, и этот блок называется трансмиссией. При заднем приводе (RWD) дифференциал находится между задними колесами, соединенными с трансмиссией карданным валом. Полноприводные (AWD) и полноприводные (4WD) автомобили добавляют межосевой дифференциал или раздаточную коробку для распределения мощности спереди и сзади.

Объявление

Это объявление еще не загружено, но ваша статья продолжается ниже.

Содержание статьи

Некоторые гибридные автомобили имеют «электронный» полный привод. Они используют электродвигатели для приведения в действие задних колес и при необходимости поворачивают их быстрее или медленнее на поворотах.

1. Как это работает: Регулируемый полный привод

2. Как это работает: ABS

Открытый конец

Самым простым и распространенным устройством является открытый дифференциал, названный так потому, что колеса могут всегда поворачиваются независимо друг от друга.Его главный недостаток заключается в том, что если одно колесо не имеет сцепления, например, если оно ударяется о лед, оно все равно получает большую мощность. Он беспомощно крутится, и ты никуда не идешь.

Чтобы избежать потери тяги во время движения, все новые автомобили должны быть оснащены системой контроля тяги и электронной стабилизации. Они используют датчики антиблокировочной системы тормозов, чтобы определить, вращается ли одно колесо быстрее. Затем он снижает мощность двигателя или тормозит прялку, или и то, и другое, чтобы все было под контролем.

Объявление

Это объявление еще не загружено, но ваша статья продолжается ниже.

Содержание статьи

Иногда требуется, чтобы колесо вращалось, например, при попытке выбраться из глубокого снега, поэтому контроль тяги можно временно отключить с помощью кнопки на приборной панели.

Ограничение пробуксовки

В некоторых автомобилях, в первую очередь высокопроизводительных моделях, вместо открытого дифференциала используется дифференциал повышенного трения. Если одно колесо теряет сцепление с дорогой, мощность переходит на другое колесо. Это уменьшает пробуксовку колес, а на более мощном автомобиле с передним приводом помогает предотвратить вращение по крутящему моменту — тенденцию переднего водителя тянуть из стороны в сторону, когда вы нажимаете на дроссель.

Ограниченные промахи служат одной и той же цели, но то, как именно они это делают, зависит от того, к какому типу они относятся. Дифференциал с механическим сцеплением имеет диски сцепления рядом с шестернями, и при необходимости нажимные кольца давят на диски, чтобы обеспечить сопротивление. Система активного дифференциала работает так же, но использует компьютер для отслеживания условий движения и активации сцепления дифференциала.

Объявление

Это объявление еще не загружено, но ваша статья продолжается ниже.

Содержание статьи

Вязкостный дифференциал содержит фрикционные диски, погруженные в масло, и когда колесо проскальзывает, движение жидкости заставляет диски вращаться с разными скоростями и передавать больше мощности там, где это необходимо. Дифференциал Torsen — это торговая марка, производная от Torque Sensing — добавляет червячные передачи к набору дифференциала, чтобы активировать необходимое сопротивление.

Система векторизации крутящего момента передает больше мощности на внешнее колесо, поэтому автомобиль «втыкается» в угол. Фото Porsche

Небольшое ускорение на повороте.

Все дифференциалы помогают вам завернуть за угол, но некоторые делают это лучше, чем другие.Автомобиль с вектором крутящего момента передает немного больше мощности на внешнее колесо. Это «подталкивает» автомобиль к повороту и снижает недостаточную поворачиваемость, поэтому поворот становится более крутым.

Некоторые автопроизводители обеспечивают электронный эффект векторизации крутящего момента, используя датчики для включения тормоза на внутреннем колесе, чтобы автомобиль вращался вокруг этой медленно вращающейся шины. В настоящей системе векторизации крутящего момента дифференциал передает больше мощности на внешнее колесо. Это улучшает управляемость, но при этом обходится дороже, поэтому обычно встречается в основном на более дорогих спортивных моделях.

Объявление

Это объявление еще не загружено, но ваша статья продолжается ниже.

Содержание статьи

Блокировка в тяжелых условиях

Блокируемый дифференциал позволяет колесам большую часть времени вращаться с разной скоростью, но когда его функция блокировки активирована, оба колеса вращаются с одинаковой скоростью. В основном он используется для езды по бездорожью. В дополнение к блокировке дифференциала заднего колеса, самые прочные полноприводные автомобили также будут иметь блокируемый передний дифференциал.Автомобиль с заблокированным одним или обоими дифференциалами может ползти вперед по камням или твердой поверхности, но его будет очень сложно повернуть.

Менеджмент среднего звена

В дополнение к передним и задним дифференциалам, автомобили с полным приводом имеют межосевой дифференциал, который распределяет мощность на ту ось, которая напрямую не приводится в движение двигателем. Этот межосевой дифференциал также может быть открытым, ограниченным скольжением, вязкостным или торсеновым.

Объявление

Это объявление еще не загружено, но ваша статья продолжается ниже.

Содержание статьи

В нормальных условиях движения многие автомобили с полным приводом направляют всю мощность двигателя только на одну ось, обычно на переднюю. Если эти колеса начинают буксовать, дифференциал передает мощность другому. Некоторые автомобили постоянно передают мощность на обе оси, хотя одна обычно получает больше, чем другая. Некоторые внедорожники имеют функцию «блокировки», которая при активации распределяет мощность 50/50 спереди и сзади, но только на низких скоростях, чтобы выбраться из глубокого снега или грязи, и блокировка автоматически отключается при превышении заданной скорости. .

Системы True 4WD приводят в действие задние колеса, но имеют раздаточную коробку, которая при активации передает мощность на все четыре колеса. Если ваш грузовик или внедорожник имеет только настройки «4LO» и «4HI», обе оси вращаются с одинаковой скоростью, и если только движется по рыхлым дорогам. На асфальте система может заедать. Некоторые системы 4WD также имеют настройку «Авто». Это работает как полноприводная система, передавая мощность на переднюю ось только по мере необходимости, поэтому автомобиль может двигаться на четырех колесах по асфальту.Убедитесь, что вы знаете, что у вас есть и как вы это настроили, прежде чем переходить на четыре колеса.

Поделитесь этой статьей в своей социальной сети

Подпишитесь на рассылку Driving.ca Blind-Spot Monitor по средам и субботам

Нажимая на кнопку подписки, вы даете согласие на получение вышеуказанного информационного бюллетеня от Postmedia Network Inc. откажитесь от подписки в любое время, нажав на ссылку отказа от подписки внизу наших писем. Postmedia Network Inc. | 365 Bloor Street East, Торонто, Онтарио, M4W 3L4 | 416-383-2300

Спасибо за регистрацию!

Приветственное письмо уже готово.Если вы его не видите, проверьте папку нежелательной почты.

Следующий выпуск «Монитора слепых зон» Driving.ca скоро будет в вашем почтовом ящике.

Комментарии

Postmedia стремится поддерживать живой, но гражданский форум для обсуждения и поощрять всех читателей делиться своим мнением о наших статьях. На модерацию комментариев может потребоваться до часа, прежде чем они появятся на сайте. Мы просим вас, чтобы ваши комментарии были актуальными и уважительными.Мы включили уведомления по электронной почте — теперь вы получите электронное письмо, если получите ответ на свой комментарий, есть обновление в цепочке комментариев, на которую вы подписаны, или если пользователь, на которого вы подписаны, комментарии. Посетите наши Принципы сообщества для получения дополнительной информации и подробностей о том, как изменить настройки электронной почты.

Как работает дифференциал в автомобиле?

Как и большинство компонентов транспортного средства, каждый из них выполняет определенную задачу, которая помогает двигателю двигаться. Возможно, вы слышали о дифференциале автомобиля, но что это такое и для чего он нужен?

Что такое дифференциал?

Дифференциал как часть переднего и / или заднего моста играет важную роль в поворотах вашего автомобиля.Дифференциал предназначен для привода пары колес, позволяя им вращаться с разной скоростью. Эта функция обеспечивает пропорциональную скорость вращения левого и правого колеса. Если внутренняя шина вращается на 15 оборотов в минуту меньше, чем при движении по прямой, то внешняя шина будет вращаться на 15 оборотов в минуту больше, чем при движении по прямой.

Например, когда ваш автомобиль поворачивает за угол, колесо снаружи должно двигаться быстрее, чем колесо внутри. Дифференциал распределяет равный крутящий момент на оба колеса.Это позволяет колесам реагировать на сопротивление или обеспечивать тягу, чтобы дать колесу большее сопротивление при меньшем вращении. Колесо с меньшим сопротивлением вращается быстрее.

Некоторые автомобили, например картинги, не оснащены дифференциалом. В этом случае оба ведущих колеса вынуждены вращаться с одинаковой скоростью, обычно на общей оси, приводимой в движение простым цепным приводом. Транспортные средства с передним приводом сконструированы иначе, поскольку ось и дифференциал в сборе расположены в узле моста трансмиссии или трансмиссии.

Три типа дифференциалов

Открытый дифференциал — старейшая и наиболее распространенная конструкция, подходящая для различных марок и моделей автомобилей. Это самый простой, надежный и широко используемый тип дифференциала. Ведущая шестерня, расположенная на конце приводного вала, входит в зацепление с коронной шестерней, которая затем передает мощность на обе оси через другой набор шестерен. Единственный недостаток его конструкции заключается в том, что когда одно колесо начинает проскальзывать, вся мощность передается на колесо с наименьшим сцеплением, что делает эту установку непригодной для скалолазания или скоростных гонок.

Limited-Slip похож на открытый дифференциал, но использует встроенную систему сцепления. Механизм сцепления блокирует левую и правую стороны оси вместе, когда колесо теряет сцепление с дорогой. Это предпочтительная система для высокопроизводительных транспортных средств, таких как дрэг-рейсеры и автомобили, буксирующие тяжелые грузы.

Torque-Vectoring — это новейшая и лучшая разработка в области дифференциальной техники. Вектор крутящего момента включает в себя сложный набор датчиков и электроники для получения данных от системы рулевого управления, положения дроссельной заслонки, дорожного покрытия и т. Д., Что дает ему возможность распределять мощность на каждое колесо в соответствии с данными.Эта опция обеспечивает максимальное сцепление с дорогой на поворотах, значительно повышая производительность.

Уход за дифференциалом

Регулярное техническое обслуживание любого транспортного средства — необходимость в замене масла, ремней, шлангов и других жидкостей. Дифференциальная жидкость не исключение. Дифференциальное масло применяется для смазки МКПП и дифференциалов. Это похоже на важность моторного масла для двигателя. Он играет жизненно важную роль в защите дифференциала и трансмиссии, позволяя им работать безопасно и плавно.

Отработанная жидкость дифференциала со временем загрязняется. Продолжать движение с загрязненной жидкостью опасно, так как это может привести к ненужному износу компонентов и необратимому повреждению. Признаков того, что вашему дифференциалу требуется обслуживание:

• • Жужжание только при замедлении.
  • Вой или вой при разгоне на малых или больших скоростях.
  • Урчание или жужжание на скорости более 20 миль в час, но меняется при повороте.
  • Регулярный лязгающий звук каждые несколько футов или при начале движения.
  • Устойчивая вибрация, возрастающая с увеличением скорости автомобиля.

Запланируйте замену масла дифференциала, также известного как трансмиссионное масло, или замену масла в коробках передач через каждые 30 000 миль, но не более 60 000 миль, квалифицированным техником. Чистое свежее масло обеспечивает лучшую защиту дифференциала, что способствует более безопасной поездке. Как и любой другой компонент автомобиля, хорошо смазанные детали обеспечивают оптимальную производительность.

Обслуживание дифференциала

Ваш автомобиль или грузовик не сможет далеко уехать без возможности поворота.Смазочная жидкость внутри дифференциала отводит тепло от шестерен, продлевая срок их службы и удерживая вас на дороге. По вопросам технического обслуживания, включая замену масла, промывку тормозов или дифференциальное обслуживание, обращайтесь в Sun Auto Service! Мы специалисты по полному ремонту и обслуживанию автомобилей. Наши сертифицированные технические специалисты ASE прошли специальную подготовку по всем аспектам ухода за автомобилями всех марок и моделей легковых и легких грузовиков. У нас есть рейтинг A + от Better Business Bureau, и легко понять, почему.Мы гарантируем свою работу в письменной форме и выполняем только те услуги, которые вы разрешаете. Зачем идти к дилеру, если Sun Auto Service — альтернатива номер один? Запишитесь на прием для следующего технического обслуживания и узнайте, что делает Sun Auto Service лучшим выбором в области ухода за автомобилем.

Как работает дифференциал?

Нефтяники любят свою терминологию. Коллектор, крутящий момент, дифференциал. Энтузиасты используют эти термины с большим энтузиазмом, в то время как средний автомобилист кивает, не зная, что обсуждается.

Если вы поклонник Top Gear или его мега-бюджетного конкурента: The Grand Tour, вы можете узнать выражение «дифференциал с ограниченным скольжением». Вы, вероятно, знаете, что это положительный момент и используется на высокопроизводительных автомобилях, но, возможно, не совсем понимаете, почему.

Чтобы быстро разобраться, давайте начнем с объяснения того, что на самом деле представляет собой дифференциал.

ЧТО ТАКОЕ ДИФФЕРЕНЦИАЛ?

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

Вы, возможно, спросите, зачем мне, чтобы колеса вращались с разной скоростью друг от друга?

Если вы бензин, это, вероятно, до боли очевидно. Опять же, если вы заправляетесь бензином, вы бы не стали читать статью, объясняющую, как работает дифференциал.

Все сводится к основам физики.

Представьте себе вагонетку из картона с колесами от молочных бутылок, навинченными на соломенные оси.Вы можете катать 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 оси соломинки. Вы заметите, что колеса теперь скользят по полу, когда вы пытаетесь повернуться. Это связано с тем, что каждое из колес должно пройти разное расстояние, но заблокировано вместе на одной оси.

Давайте поднимем его на ступеньку выше.Представьте, что вы пытаетесь повернуть двухтонный автомобиль на скорости 60 миль в час с заблокированными колесами. Колеса не будут просто прыгать через дорогу. Их сильно выталкивают на асфальт. Эти огромные силы создают огромную нагрузку на всю конструкцию автомобиля.

Вам вообще будет сложно повернуть, не говоря уже о плавности и безопасности на высоких скоростях.

Инженеры должны были придумать умный способ подключения колес к выходной мощности двигателя, но при этом позволить каждому колесу двигаться со скоростью, отличной от скорости другого.

ЗДЕСЬ КАК ЭТО РАБОТАЕТ

Если посмотреть на современный дифференциал в сборе, он выглядит невероятно сложно.

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

Чтобы увидеть дифференциал в ретро-стиле, посмотрите это видео от Chevrolet motors.

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

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

Весь вес перенесен в одну сторону. Вся эта мощность просто вращает внутреннее колесо, что приводит к огромной потере мощности или вращению и огромной аварии.

LSD существует, чтобы минимизировать эту потерю привода. Система сцепления обеспечивает трение с каждой стороны оси, позволяя автомобилю перераспределять крутящий момент на каждое колесо, позволяя снизить мощность, насколько это необходимо.Если вы умеете управлять рулем, вы даже сможете управлять автомобилем на повороте, используя только мощность.

Как мы уверены, вы можете себе представить: весь дифференциальный механизм должен выдерживать огромную силу, и это лишь одна из причин, почему эти компоненты сделаны из самых прочных материалов. Не соломинки и крышки от бутылок из-под молока.

Дифференциалы должны быть чрезвычайно прочными. Когда автомобили были медленнее и менее требовательны, можно было использовать более дешевые металлы.Это уже не так.

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

MAT FOUNDRY GROUP ЯВЛЯЕТСЯ ВЕДУЩИМ ПРОИЗВОДИТЕЛЕМ СЕРЫХ И ЧУГУННЫХ КОМПОНЕНТОВ ДЛЯ АВТОМОБИЛЕЙ. ЧТОБЫ УЗНАТЬ БОЛЬШЕ О НАС ПРОСМОТРЕТЬ НАШИ ПРОДУКТЫ ИЛИ СВЯЗАТЬСЯ С НАМИ СЕГОДНЯ

Объяснение каждого типа автомобильного дифференциала — Характеристика — Автомобиль и водитель

Роберт Кериан

Из октябрьского номера 2015 г.

Открытый дифференциал

Что он делает
Разделяет крутящий момент двигателя на два выхода, каждый из которых может вращаться с разной скоростью.

Недостатки
Когда одна шина теряет сцепление с дорогой, противоположная шина также испытывает снижение крутящего момента. В худшем случае ваша машина застрянет, и одно колесо будет свободно вращаться, а шина с лучшим сцеплением не сможет обеспечить достаточный крутящий момент для трогания с места. Современные противобуксовочные системы компенсируют проскальзывание колеса тормозом (и, следовательно, противодействующим крутящим моментом). Тем не менее, более сложный дифференциал обычно действует быстрее и эффективнее, чем этот тип.

Найдено в
Все, что не претендует на характеристики или внедорожные способности — семейные седаны, кроссоверы, минивэны, автомобили эконом-класса и т. Д.

Блокировка дифференциала

Что он делает
Когда дифференциал заблокирован, подключенные колеса всегда вращаются с одинаковой скоростью. На песке, грязи и снегу заблокированный дифференциал гарантирует, что крутящий момент продолжает поступать на колесо с более высоким тяговым усилием.

Недостатки
В незаблокированном состоянии ведет себя как открытый дифференциал.Блокировка дифференциала на поверхности с высоким сцеплением, например на сухом асфальте, затрудняет поворот автомобиля и может привести к взрыву трансмиссии.

найдено в
Jeep Wrangler, Mercedes-Benz G-class, Ram 2500 Power Wagon; опция на большинстве полноразмерных грузовиков.

Дифференциал повышенного трения

Что он делает
Дифференциал повышенного трения сочетает в себе концепции открытого и заблокированного дифференциалов, большую часть времени работает как открытый дифференциал, а затем автоматически начинает блокироваться при возникновении пробуксовки.Блокировка может быть достигнута с помощью вязкой жидкости, пакета сцепления или сложной зубчатой ​​передачи.

Недостатки
Механические дифференциалы повышенного трения являются реактивными. То есть они не начинают блокироваться до тех пор, пока не произойдет проскальзывание колес.

Найдено в
Nissan 370Z со Спорт-пакетом (вязкостный), Mazda MX-5 Miata (типа сцепления), Scion FR-S / Subaru BRZ (косозубые шестерни).

---

---

Дифференциал повышенного трения с электронным управлением

Что он делает
Блок сцепления с электронным управлением предлагает реостатное управление между режимами открытого и полностью заблокированного состояния с регулировками, производимыми сотни раз в секунду.Например, если компьютер определяет слишком большую избыточную поворачиваемость во время поворота, он может увеличить блокировку, чтобы стабилизировать автомобиль.

Недостатки
Как и в случае обычного дифференциала повышенного трения, крутящий момент смещен в сторону более медленного колеса.

Найдено в
BMW M3 и M4, Cadillac ATS-V и CTS-V, Chevrolet Corvette с пакетом Z51, Ferrari 488GTB.

Дифференциал с вектором крутящего момента

Что он делает
Используя дополнительные зубчатые передачи для разгона полуосей, дифференциалы с векторизацией крутящего момента точно регулируют крутящий момент, передаваемый на каждое ведущее колесо.Это создает момент рыскания, который может замедлить или ускорить поворот автомобиля в повороте. Все еще не понимаете? Прочтите эту проклятую историю.

Недостатки
Дифференциалы с вектором крутящего момента тяжелые, сложные и дорогие, а также дают небольшое снижение экономии топлива.

Найдено в
Audi S4, S5 и S6; BMW X5 M и X6 M; Лексус RC F.

Этот контент создается и поддерживается третьей стороной и импортируется на эту страницу, чтобы помочь пользователям указать свои адреса электронной почты.Вы можете найти больше информации об этом и подобном контенте на сайте piano.io.

Как ухаживать за дифференциалом вашего автомобиля

Замена масла в дифференциале — это одна из наиболее часто игнорируемых задач по техническому обслуживанию легких грузовиков, внедорожников и легковых автомобилей без переднего привода. Поскольку дифференциал находится сзади и под автомобилем, он не получает того звездного внимания, которое имеет двигатель спереди.

Но если смазка в дифференциале не сработает, долго не уедешь.К счастью, вам нужно менять это масло только каждые 30 000-50 000 миль.

⚠️Как всегда, уточняйте в инструкции по эксплуатации, какую именно частоту следует обслуживать дифференциал. Каждая машина индивидуальна.

Дифференциал является компонентом всех автомобилей и предназначен для компенсации разницы в расстоянии, на которое перемещаются внутренние и внешние колеса при повороте автомобиля. В заднеприводном автомобиле дифференциал имеет собственный корпус и смазку, густое темное масло обычно тяжелее 80 мас.

Передние приводы обычно интегрируют дифференциал в корпус трансмиссии и используют ту же жидкость. Масло дифференциала смазывает зубчатые колеса и шестерни, которые передают мощность от карданного вала на оси колес. Если ваш автомобиль оснащен дифференциалом повышенного трения, он также поддерживает исправность всех движущихся частей в этом узле.

---

Дифференциал позволяет вашему автомобилю легко проходить повороты. Если оба ведущих колеса вращаются вместе, они будут прыгать, потому что внешняя шина перемещается дальше, чем внутренняя.Существует множество вариантов конструкции, но они делятся на три категории: открытая, ограниченная проскальзывание и с вектором крутящего момента.


---

Замена масла так же важна, как и замена масла в двигателе, и по той же причине. Контакт металл-металл изнашивает поверхности и выделяет тепло от трения, что неизбежно ослабляет шестерни и приводит к поломке. Проверить и заменить масло в дифференциале в легком грузовике на самом деле довольно просто, а в легковом — немного сложнее.

В любом случае эта небольшая процедура может избавить вас от большой головной боли в будущем.

Подготовка участка

Ослабьте болт в самом верху крышки, но оставьте болт на месте, чтобы крышка не упала полностью и не залила пол — и вас — дифференциальным маслом.

Ник Ферарри / Popular Mechanics

В зависимости от конструкции вашего дифференциала это может быть очень грязная или очень аккуратная работа.Некоторые дифференциалы имеют сливную пробку; другие требуют снятия крышки корпуса. В любом случае вам понадобится широкий поддон; пластиковая салфетка под ней была бы хорошей страховкой. Прокатитесь на автомобиле несколько минут, чтобы согреть масло, затем переоденьтесь в грязную одежду — вы, вероятно, испачкаетесь.

Это просто замена масла, да? Ничего такого сложного, но приготовьтесь, потому что старое масло дифференциала имеет самый отвратительный запах в автомобильном мире. После этого предупреждения снимите пробку заливного отверстия в верхней части корпуса дифференциала, затем отверните сливную пробку.Если у вас нет сливной пробки, открутите болты корпуса, оставив пару болтов наверху неплотно прикрепленными, чтобы удерживать крышку на месте.

Используя стандартную отвертку, осторожно откройте крышку, иначе масло выльется наружу и окутает вас этой нечестивой вонью. Будьте осторожны, чтобы не повредить поверхность корпуса дифференциала. Дайте маслу полностью стечь, затем снимите крышку.

Очистить все и запечатать

Ник Феррари

Ник Феррари

Предположим, что все оставшееся масло в оси залито металлической стружкой.Если вы бойскаут, занимающийся заменой масла, вам не о чем беспокоиться, но остальным из нас следует потратить время, чтобы вытереть оставшееся масло с корпуса, шестерен и влажной стороны корпуса. обложка. Убедитесь, что вы получили все это, потому что в укромных уголках и трещинах может скрываться стружка.

💡 Базовое обезжиривающее средство или просто набор торговых полотенец — это все, что необходимо для очистки крышки корпуса. Используйте перчатки, которые не прочь выбросить. Когда крышка станет блестящей, проведите магнитом по внутренней стороне, чтобы собрать металлическую стружку.

Очистите кончик пробки заливного отверстия; большинство из них оснащены магнитом для захвата мелких металлических частиц. Не сходите с ума от жестких чистящих средств — вы не хотите, чтобы остатки загрязняли ваше новое масло. Возьмите скребок для бритвы или легкий абразивный диск и очистите сопрягаемую поверхность корпуса и крышки. Протрите обе стороны безворсовой салфеткой и очистителем для тормозов.

Некоторые автомобили имеют готовые прокладки. В противном случае используйте жидкие прокладки, предназначенные для суровых условий и воздействия масел, например Permatex Ultra Black.Поместите одну кромку на стыковочную поверхность крышки и нарисуйте круг вокруг каждого монтажного отверстия, затем прикрутите крышку на место с усилием зажима, достаточным для выравнивания кромки. Дайте ему затвердеть в соответствии с инструкциями, затем затяните болты в соответствии со спецификациями вашего автомобиля с помощью динамометрического ключа.

Заливка до края

Используйте трубку или насос, чтобы заполнить дифференциал новым маслом, если вы не можете использовать только баллон.

Ник Феррари

Используйте трансмиссионное масло высочайшего качества, которое вы можете себе позволить, для заливки дифференциала.Вес и вместимость будут указаны в руководстве пользователя; ваш дифференциал обычно составляет 3 кварты. Обязательно прочтите это руководство, потому что для некоторых дифференциалов повышенного трения требуется дополнительная присадка, модифицирующая трение.

Заполняйте дифференциал прямо из бутылки, если у вас есть зазор, но если места мало, вы можете приобрести насос или удлинительный шланг, чтобы облегчить работу. Нижняя часть отверстия для пробки — это линия максимального заполнения, поэтому, когда масло начнет капать, все готово.

Установите заглушку, затяните ее в соответствии со спецификацией, и вы готовы проехать десятки тысяч миль.

Этот контент создается и поддерживается третьей стороной и импортируется на эту страницу, чтобы помочь пользователям указать свои адреса электронной почты. Вы можете найти больше информации об этом и подобном контенте на сайте piano.io.

BA Автосервис | Что такое дифференциал автомобиля и для чего он нужен?

Брайан Ингланд , Пн, 19 января 2015 г.

Сколько раз мы слышим слова, относящиеся к нашим машинам, и даже не понимаем, что это такое.Консультант по обслуживанию автомобилей может сказать клиенту «Нам нужно заменить масло дифференциала» , и покупатель может не понять, о чем он имеет в виду. Так что же такое дифференциал?

Итак, вот краткое описание того, что такое дифференциал на автомобиле.

Дифференциал является частью переднего и / или заднего моста. Ось — это центральный вал, вокруг которого вращаются колеса автомобиля. На фото ниже показано, где он расположен на автомобиле с полноприводной автоматической коробкой передач.

Дифференциал позволяет колесам одной оси вращаться с разной скоростью. Когда ваш автомобиль поворачивает за угол, внешнее колесо должно двигаться быстрее, чем внутреннее колесо. Дифференциал позволяет этому случиться. Двухколесные автомобили имеют одну ось, а автомобили с полным приводом — две.

На автомобилях с передним приводом ось / дифференциал в сборе находится в узле моста трансмиссии (трансмиссии). Дифференциальную жидкость или масло в трансмиссиях и мостах следует заменять в рамках графика профилактического обслуживания.Это часть вашей службы передачи. Некоторые полноприводные автомобили требуют замены масла в мосту каждые 30 км. На других автомобилях каждые 60 км или более. Эта услуга может продлить срок службы вашего дифференциала. Обратитесь к справочнику по вашему автомобилю, чтобы получить рекомендации производителя. Если вы используете свой автомобиль в экстремальных условиях, меняйте его чаще. На фото выше острие стрелки на переднем дифференциале касается крышки. Эта защитная крышка удерживает масло в полости, где находятся шестерни.

Фотография ниже представляет собой 3D-рендеринг дифференциала. Вы можете видеть шестерни, и, как вы понимаете, их нужно хорошо смазывать, чтобы обеспечить оптимальную производительность.

Итак, в следующий раз, когда консультант по обслуживанию упомянет о замене масла дифференциала, вы будете точно знать, о чем он говорит.

2.972 Как работает дифференциал

---

ОСНОВНЫЕ ФУНКЦИОНАЛЬНЫЕ ТРЕБОВАНИЯ: Распределите мощность от вала трансмиссии автомобиля на пару левых и правых колес (1-е ФУНКЦИОНАЛЬНОЕ ТРЕБОВАНИЕ), позволяя колеса вращаются с разной скоростью (ВТОРОЙ ФУНКЦИОНАЛЬНОЕ ТРЕБОВАНИЕ).

ДИЗАЙН-ПАРАМЕТР: Дифференциал

---

ИСТОРИЯ: Дифференциал был впервые изобретен в Китае, в III век,

г. н.э.

---

ГЕОМЕТРИЯ / СТРУКТУРА:

Компоненты дифференциала Система

Зубья шестерни : Ведущее колесо и Зубья ведущей шестерни имеют спиральную форму, что позволяет перемещаться вверх и вниз на неровной или неровной дороге условия.

---

ОБЪЯСНЕНИЕ, КАК ЭТО РАБОТАЕТ / ИСПОЛЬЗУЕТСЯ:

Зачем нужен дифференциал? : Когда автомобиль поворачивает, одно колесо на «внутренней» дуге поворота, а другое колесо — на «за пределами.» Следовательно, внешнее колесо должно вращаться быстрее, чем внутреннее. один, чтобы преодолеть большее расстояние за то же время. Таким образом, поскольку два колеса не двигаются с одинаковой скоростью, необходим дифференциал.Машина дифференциал расположен посередине между ведущими колесами либо спереди, либо сзади, либо обе оси (в зависимости от того, передний, задний или полноприводный автомобиль). В автомобили заднеприводные, дифференциал преобразует вращательное движение трансмиссии вал, расположенный параллельно движению кабины, до вращательного движения полуосей (на концах которых расположены колеса), которые лежат перпендикулярно движению автомобиля.

Повороты, колеса разные Скорости	Расположение дифференциала в автомобиле

Как это работает: Предполагая, что колеса не проскальзывают и не выкручиваются управления, следующие два примера движения автомобиля описывают, как работает дифференциал, когда автомобиль движется вперед и при повороте.(см. раздел Дифференциал повышенного трения для колесных скольжение).

Дифференциал при въезде автомобиля Прямая линия (колеса с одинаковой скоростью)

Когда автомобиль едет прямо, оба колеса едут одновременно скорость. Таким образом, шестерни планетарной передачи с обгонной муфтой вообще не вращаются. Вместо этого, как вал трансмиссии вращает коронное колесо, вращательное движение передается непосредственно на полуоси, причем оба колеса вращаются с угловой скоростью коронного колеса (у них такая же скорость).

Дифференциал, когда автомобиль поворачивает А Угол (колеса 2 вне поворота)

Когда автомобиль поворачивается, колеса должны двигаться с разной скоростью. В В этой ситуации шестерни планетарной передачи вращаются относительно зубчатого колеса, когда они вращаются. вокруг солнечных шестерен. Это позволяет неравномерно передавать скорость коронной шестерни на два колеса.

---

ДОМИНАНТНАЯ ФИЗИКА:

Переменная	Описание	Метрическая система Единицы	Английский Единицы
v	Скорость при точка контакта между шестернями	м / сек	дюйм / сек
выигрыш	Угловая скорость коронной шестерни	рад / сек	об / мин
w1	Угловая скорость одной шестерни / колеса	рад / сек	об / мин
w2	Угловая скорость другой шестерни / колеса	рад / с	об / мин
R1	Радиус шага одна передача	м	дюйм
R2	Радиус шага другая передача	м	В
Штифт	Входная мощность, от трансмиссия	Вт	Мощность
Pout1	Выход на Левый полуоси	Вт	Мощность
Pout2	Выход на Полуось правый	Вт	Мощность
T1	Крутящий момент передается на левое колесо	Н-м	фут-фунт
T2	Крутящий момент передается на правое колесо	Н-м	фут-фунт
N1	Количество зубьев на одной передаче	–	–
N2	Количество зубьев на другой передаче	–	–

Иллюстрация для объяснения Передаточное число

Передаточные числа: Передаточное отношение скоростей между шестернями равно в зависимости от соотношения зубьев между двумя соседними шестернями, так что

w ₁ x N ₁ = w ₂ x N ₂ ,

, где w — соответствующая угловая скорость, а N = количество зубьев. на шестерне.


Скорость : Когда две шестерни находятся в контакте и нет проскальзывания, v = w ₁ x r ₁ = w ₂ x r ₂ , где v — тангенциальная скорость в точке контакта между шестернями, а r — соответствующее продольный радиус шестерни. В дифференциале, поскольку скорость, передаваемая коронной шестерней используется обоими колесами (не обязательно с одинаковой скоростью),

w _дюйм = (w ₁ + w ₂ ) / 2


Мощность: Обычно каждое зубчатое зацепление имеет потерю эффективности на 1-2%, поэтому с три различных сетки от вала трансмиссии до каждого полуоси, система фактически будет с КПД от 94% до 97%.Для упрощения предположим, что система на 100% эффективна; затем

P _вход = P _{выход1 +} P _выход2 , или P _в = (T ₁ x ширина ₁ ) ₊ (T ₂ x ширина ₂ ),

, где P _в — потребляемая мощность от трансмиссии на дифференциал, а P _out — выходная мощность от дифференциал к колесам.T — крутящий момент, приложенный к каждой полуоси соответственно.

---

ОГРАНИЧИТЕЛЬНАЯ ФИЗИКА:

Вещи, которые могут ограничивать или нарушать поведение дифференциала включают контактные напряжения между шестернями, что также ограничивает передачу крутящего момента как усталость, так и потери из-за трения между шестернями.

---

LIMITED SLIP ДИФФЕРЕНЦИАЛ:

Если одно из колес, прикрепленных к дифференциалу, решает удариться о лед, например, он проскальзывает и вращается со всей скоростью, которую должен распределять дифференциал.Таким образом, механизм блокировки или «дифференциал повышенного трения» позволяет одному колесу скольжение или вращение свободно, в то время как некоторый крутящий момент передается на другое колесо (надеюсь, на сухом земля!).

---

УЧАСТКОВ / ГРАФИКОВ / ТАБЛИЦ:

Не отправлено

---

ГДЕ НАЙТИ ДИФФЕРЕНЦИАЛЫ:

В задних мостах большинства легковых и грузовых автомобилей.