Дифференциал как работает: Как работает дифференциал?


0
Categories : Разное

Содержание

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!

Принцип работы дифференциала и его устройство

Автоликбез28 января 2018

Крутящий момент, создаваемый двигателем внутреннего сгорания, передается колесам с помощью различных механизмов – валов, шлицевых и шестеренчатых передач, дифференциалов. Последние вызывают наибольший интерес у любителей экстремальной езды по бездорожью, поскольку принимают участие в распределении мощности. Многие автолюбители слабо представляют работу данного узла, поэтому стоит рассмотреть вопрос, что такое дифференциал в автомобиле, объяснить его устройство и принцип действия.

Назначение механизма

Чтобы понять роль дифференциала, применяющегося в транспортных средствах всех типов, нужно рассмотреть конструкцию обычного планетарного редуктора, передающего усилие от карданного вала двум полуосям. Алгоритм работы агрегата прост:

  1. Кардан вращает хвостовик с косозубой шестеренкой на конце.
  2. От хвостовика крутится большая планетарная шестерня, соединенная с двумя полуосями.
  3. Крутящий момент передается от планетарной шестерни полуосям и закрепленным на концах колесам.

Без дифференциала редуктор поровну распределяет крутящий момент на 2 оси, в результате колеса вертятся с одинаковой скоростью. Такое разделение вполне годится для прямолинейного движения, которое в реальности встречается довольно редко – даже при езде по ровным участкам трассы автомобиль отклоняется от прямой линии.

Чтобы машина идеально прошла поворот, колеса одного моста должны вращаться с разными скоростями, поскольку внешнее катится по более широкой дуге. Простой редуктор, обеспечивающий одинаковое вращение обеих полуосей, на повороте заставит одну шину скользить, вторую – буксовать, что заметно ухудшает маневренность авто.

Справка. Проблема весьма актуальна для внедорожников с постоянным полным приводом. В данном случае крутящий момент делится не только между колесами, но и между осями, вращающими редукторы переднего и заднего моста.

Совмещенный с планетарным редуктором дифференциал нужен для изменения угловых скоростей правого и левого колеса в зависимости от крутизны поворота. Механизм автоматически распределяет крутящий момент на полуоси, позволяя колесным покрышкам совершать разное число оборотов при движении автомобиля по дуге. Без дифференциала нормальная эксплуатация транспортного средства невозможна по таким причинам:

  • недостаточная управляемость;
  • быстрое истирание шин;
  • ускоренный износ деталей редуктора, валов и полуосей.

Как работает свободный дифференциал?

Механизмами данного типа оснащается подавляющее большинство машин с приводом на переднюю либо заднюю ось. В первом случае узел размещается внутри коробки передач, во втором является частью планетарного редуктора заднего моста.

Конструкция планетарной передачи подразумевает использование шестеренок конической формы. Существуют и другие разновидности автомобильных редукторов – цилиндрические, конусно-цилиндрические и червячные.

Устройство дифференциала свободного типа предусматривает совмещение с главной передачей. Механизм заднего моста включает следующие детали:

  • хвостовик с конической ведущей шестерней, соединенный с карданным валом;
  • ведомая планетарная шестеренка;
  • корпус ведомой шестерни оборудован двумя проушинами, куда вставляются оси сателлитов;
  • сателлитные шестеренки конической формы;
  • ведомые шестерни полуосей;
  • подшипники;
  • корпус редуктора.

В легковых авто устанавливается 2 сателлита, на грузовиках – четыре.

Изучить принцип работы свободного дифференциала предлагается на примере:

  1. Пока машина едет прямо, колеса крутятся с одинаковой скоростью. Хвостовик вращает «планетарку» вместе с закрепленными на ней сателлитами, причем последние остаются неподвижными и передают равный крутящий момент обеим осям за счет давления на зубья.
  2. Автомобиль входит в поворот. Крутящиеся вместе с большой шестерней сателлиты начинают вращаться вокруг собственной оси, причем в разные стороны.
  3. Мощность на валу делится не пополам, а в зависимости от крутизны дуги. Благодаря комбинированному вращению сателлитов полуоси и колеса совершают разное число оборотов, машина успешно преодолевает поворот без проскальзывания и пробуксовки резины.

Дифференциал получил название свободного, поскольку передает больший крутящий момент на колесо, которое вращается легче. Понятно, что на повороте шина внутри дуги сопротивляется вращению, поэтому дифференциал отдает больше мощности другой оси – противоположное колесо крутится быстрее.

Примечание. Полноприводные авто и внедорожники оснащаются тремя дифференциальными разделителями мощности – межосевым (ставится в раздаточной коробке) и двумя межколесными.

Свободный механизм решает главную проблему, но создает побочную. Когда одна покрышка начинает контактировать со скользким покрытием – льдом, укатанным снегом, грязью, начинается пробуксовка. Причина – дифференциальный механизм, отдающий максимум мощности в сторону наименьшего сопротивления. Для предотвращения подобных ситуаций на многих автомобилях задействована временная блокировка дифференциала.

Разновидности механизмов

Чтобы избавиться от пробуксовок на скользком дорожном покрытии либо в условиях бездорожья, производители комплектуют транспортные средства дифференциальными устройствами следующих конструкций:

  • механизм свободного типа с принудительной блокировкой от привода;
  • частично блокирующийся дифференциал повышенного сопротивления;
  • самоблокирующаяся червячная передача типа Torsen.

В первом варианте применяется рассмотренный выше шестеренчатый узел, дополнительно оснащенный блокировочным устройством. Система функционирует просто: в случае необходимости водитель активирует привод, фиксирующий сателлиты в неподвижном состоянии. Крутящий момент начинает делиться ровно пополам, оси вращаются с одинаковой скоростью и транспортное средство успешно преодолевает проблемное место.

Принудительная блокировка межосевого дифференциала включается с помощью различных приводов:

  • механический – от рычага раздаточной коробки;
  • электрический;
  • пневматический;
  • гидравлический.

Аналогичные приводные элементы применяются для остановки и удержания сателлитов переднего либо заднего моста.

Автомобили дорогой комплектации производители оснащают антипробуксовочной системой. Она «обманывает» дифференциальное устройство другим способом: по сигналу датчика, фиксирующего быстрое вращение одного колеса, электроника отдает команду его притормозить. Тогда сателлитные шестеренки начинают передавать больше мощности на другую ось и авто прекращает «грестись» на месте.

Устройство повышенного сопротивления

Помимо сателлитов, ведущих и ведомых шестерен, дифференциал повышенного трения включает такие элементы:

  • корпус, жестко прикрепленный к планетарной шестеренке;
  • пакет фрикционных дисков, установленных на каждой полуоси;
  • стальные диски, чьи выступы зафиксированы в корпусе;
  • распорная пружина, вставленная между коническими шестернями полуосей.

Стальные и фрикционные диски (похожие применяются в сцеплении) установлены поочередно, первые вращаются вместе с корпусом, вторые – с осями. Конусообразная шестеренка надета на шлицы оси и способна смещаться на определенное расстояние. Пружина поддавливает 2 противоположных осевых шестерни.

Частичная блокировка дифференциала происходит следующим образом:

  1. На прямолинейном сухом участке дороги сателлиты неподвижны, а диски вращаются друг относительно друга.
  2. При попадании одной шины на скользкий участок начинается пробуксовка. Благодаря конусной форме зубьев шестеренки со стороны остановившегося колеса начнут взаимно отталкиваться.
  3. Шестерня полуоси сдвинется и сожмет пакет дисков. Возникнет сила трения, заставляющая ось вращаться вместе с корпусом напрямую от «планетарки» в обход сателлитов.

Подобное устройство самостоятельно регулирует степень блокировки – чем медленнее крутится покрышка с хорошим сцеплением, тем сильнее сжимаются диски и подается больше крутящего момента.

Самоблокирующиеся передачи Torsen

Принцип работы данных механизмов базируется на одной особенности червячной пары: шестеренка способна передавать вращение сателлиту, но обратное действие невозможно. Все шестерни, включая сателлитные, сделаны в виде цилиндров с косыми дугообразными зубьями. Всего в механизме применяется 3 пары червячных сателлитов, установленных вокруг шестеренок полуосей.

Самоблокирующийся дифференциал работает так:

  1. Во время прямолинейного движения червячные сателлиты ведут себя аналогично конусным – не крутятся сами, но вращают оси от главной передачи.
  2. На повороте число оборотов одной полуоси вырастет и она придаст вращение парам сателлитов – мощность начнет распределяться по-разному.
  3. Поскольку каждая пара сателлитов связана между собой прямозубой передачей, пробуксовка одного колеса исключается. Ось способна крутить свой сателлит, тот вращает соседний, который уже не может поворачивать вторую полуось. Механизм блокируется автоматически.

Устройство Torsen – самое надежное и передовое, но слишком дорогое, поэтому ставится на машины максимальной комплектации. В остальных применяются более доступные механизмы повышенного трения.

В среде любителей экстремальной езды по бездорожью известен простейший способ избежать пробуксовок – блокировка заднего дифференциала с помощью сварки. Сателлиты намертво привариваются к осям и всегда находятся в неподвижном состоянии. Правда, подобные автомобили предназначены только для езды по грунту и снегу – эксплуатировать их на твердом покрытии чересчур неудобно и дорого.

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…

Как работают разные типы дифференциалов

Что необходимо знать о дифференциалах и об их различиях в работе.

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

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

 

Смотрите также: Что нужно знать прежде чем ездить по бездорожью

 

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

 

Предназначение дифференциала автомобилей:

— позволяет ведущим колёсам вращаться с разными угловыми скоростями;

— неразрывно передаёт крутящий момент от двигателя на ведущие колёса.

 

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

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

 

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

 

Смотрите также: Избыточная поворачиваемость и недостаточная поворачиваемость

 

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

 

Особенно видны и очень заметны недостатки этого классического дифференциала на спортивных автомобилях с большой мощностью, а также и на полноприводных машинах, которые рассчитаны на езду по бездорожью.

 

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

 

Свободный дифференциал (Open Differential).

Суть его работы.

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

 

Недостатки.

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

 

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

 

На каких автомобилях его можно обнаружить.

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

 

Блокируемый дифференциал (Locking Differential).

Как он работает.

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

 

Недостатки.

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

 

На каких автомобилях его можно обнаружить.

Jeep Wrangler,  Mercedes-Benz G-класса,  Ram 2500 Power Wagon; опционально его можно поставить на большинство полноразмерных джипов и пикапов.

 

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

Как он работает.

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

 

Недостатки.

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

 

На каких автомобилях его можно обнаружить.

Nissan 370Z  со Sport пакетом (с вискомуфтой),  Mazda MX-5 Miata  (clutch-type),  Scion FR-S/Subaru BRZ  (helical gears).

 

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

Как он работает.

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

 

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

 

Недостатки.

Как и в обычном дифференциале ограниченного скольжения его крутящий момент смещен в сторону и колеса более медленно вращающегося.

 

На каких автомобилях его можно обнаружить.

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

 

Активный дифференциал (Torque-vectoring Differential).

Как он работает.

Использует дополнительные редуктора, которые подключаются по команде электроники. Электроника собирает информацию со всех датчиков, а именно, о скорости автомобиля, о скорости вращения колес, о включенной передаче, об угле поворота рулевого колеса и о множестве других параметров.

 

Способен дозированно отправлять крутящий момент к каждому из ведущих колес.

 

С активным дифференциалом автомобиль может проходить повороты на больших скоростях.

 

Недостатки.

Системы активного дифференциала тяжелые, достаточно сложные и очень дорогие, они увеличивают расход топлива автомобиля.

 

На каких автомобилях его можно обнаружить.

Audi S4, S5 и S6; BMW X5 M и X6 M; Lexus RC F.

Как работает самоблокирующийся дифференциал и как он влияет на управляемость автомобиля

Самоблокирующийся дифференциал: история, технические данные, видео

Может этой технологии и 80 лет, но ее эффективность доказана временем и показателями прироста производительности, который говорит сам за себя

 

Смотрите также: Как работают разные типы дифференциалов

 

Загляните под любой современный автомобиль, и скорее всего, вы обнаружите там самоблокирующийся дифференциал. Устройство, разработанное для равномерного распределения мощности между полуосями колес. Схема получила широчайшее распространение благодаря качеству передаваемого с двигателя крутящего момента, равномерному разделению передаваемой между приводами мощности и возможности улучшения технических характеристик девайса. Этот тип дифференциала можно встретить как на спортивных автомобилях типа Mazda MX-5, так и на полноприводных внедорожниках типа Land Rover.

 

Краткое видео от одного из ведущих мировых автоизданий Auto Express даст нам представление и более подробную информацию о технологии самоблокирующегося дифференциала, его истории и преимуществах перед другими схожими технологиями.

 

Отдельно скажем, что дифференциалы с функциями самоблокировки позволяют дать ведущим колесам некоторую свободу, при этом они способны полностью ограничить мощность, идущую на одно из колес, уменьшая пробуксовку и позволяя добиться большего сцепления с дорогой.

 

История появления самоблокирующегося дифференциала

Данный тип дифференциала был разработан в 1930-х годах на полях скоростных сражений гоночной серии Формула 1 конструкторами компании Auto Union и главной целью созданной технологии, как и в наши дни являлось уменьшение пробуксовки колеса при экстремальных значениях мощности на полуоси путем возможности выходных валом вращаться с разным скоростями, в тоже время уменьшая разницу в этих скоростях.

 

Как работает самоблокирующийся дифференциал?

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

 

Дифференциал данного типа встречается как на заднеприводных автомобилях, так и на переднеприводных машинах.

 

На полноприводных внедорожниках система, пришедшая из спорта, дает неожиданные преимущества и раскрывается по новой, с другой стороны, повышая проходимость машины путем перераспределения крутящего момента между каждым из колес автомобиля и стабилизируя движение автомобиля на скользкой поверхности.

 

Неоспоримые преимущества механического дифференциала особенно хорошо видны на фоне его электронных заменителей.

 

Есть у самоблокирующихся дифференциалов и свои недостатки

 

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

Таким образом некоторые компании переходят на симбиоз механико-электрические самоблокирующиеся дифференциалы с электронным управлением преимущества которого состоят в том, что повышается тяга в повороте, и степень блокировки дифференциала можно мгновенно поднастроить под постоянно меняющиеся условия движения автомобиля.

 

Например, если компьютер определяет, что в повороте у автомобиля избыточная поворачиваемость, он может сильнее заблокировать дифференциал, чтобы стабилизировать автомобиль.

 

Недостатки, как и в обычном дифференциале ограниченного скольжения, крутящий момент смещен в сторону более медленно вращающегося колеса.

Все, что вы хотели узнать о дифференциалах, но боялись спросить…

по материалам журналов «4х4Club» (7-8`99) и «5 Колесо» (11`99)



Что такое дифференциал
Принудительная блокировка
Самоблокирующиеся дифференциалы

• Дисковая блокировка
• Вязкостная блокировка
• Винтовая блокировка
• Кулачковая блокировка
• Особенности управления
Межосевой дифференциал и его блокировки
• Подключаемый передний мост



Что такое дифференциал

Дифференциал — это устройство, распределяющее поток мощности от двигателя к другим элементам трансмиссии. В автомобиле с приводом на одну ось используется только один дифференциал, межколесный, в полноприводном их целых три — два межколесных и межосевой. 

Рассмотрим для примера классический дифференциал (в отличие от блокируемых, его называют «открытым» или «свободным»). Он устанавливается в картере главной передачи и получает крутящий момент от ее ведомой шестерни. В коробке дифференциала расположены конические шестерни-сателлиты. Они входят в зацепление с шестернями, закрепленными на полуосях, а те, в свою очередь, вращают ведущие колеса. При движении по ровной и прямой дороге угловые скорости колес одинаковы, и сателлиты не вращаются вокруг своей оси. Во время поворота или движения по неровностям, когда колеса правого и левого борта проходят разный путь, сателлиты начинают вращаться и перераспределять крутящий момент.


Главная передача заднего моста ВАЗ-2101:
1 – фланец карданного вала;
2 – сальник;
3 – маслоотражательное кольцо;
4 – передний подшипник ведущей шестерни;
5 – задний подшипник ведущей шестерни;
6 – регулировочное кольцо;
7 – опорное кольцо шестерни полуоси;
8 – шестерня полуоси;
9 – сателлит;
10 – палец сателлитов;
11 – ведомая шестерня главной передачи;
12 – коробка дифференциала;
13 – болт крепления стопора регулировочной гайки;
14 – стопор регулировочной гайки;
15 – подшипник коробки дифференциала;
16 – регулировочная гайка ведомой шестерни;
17 – болт крепления ведомой шестерни к фланцу коробки дифференциала;
18 – ведущая шестерня главной передачи;
19 – картер редуктора главной передачи;
20 – распорная втулка;
21 – шайба;
22 – гайка ведущей шестерни заднего моста.

Существует простая формула, отражающая связь между частотами вращения коробки дифференциала и полуосевых шестерен. Если через а1 и а2 обозначить частоты вращения полуосевых шестерен, а через а — частоту вращения коробки дифференциала, то: а = (а1+а2)/2. Формула показывает, что если одно из колес автомобиля неподвижно, то другое колесо вращается с удвоенной частотой. Если одно из двух ведущих колес попадает на скользкую поверхность дороги (мокрый асфальт, масляные пятна, лед), сопротивление его вращению резко падает, уменьшается и сцепление с дорогой, а значит, колесо не в состоянии иметь необходимую силу тяги. Такое колесо начнет быстрее вращаться и пробуксовывать. К другому ведущему колесу, имеющему достаточное сцепление с дорогой, будет подводиться такой же крутящий момент, как и к буксующему. Имея возможность образовать большую силу тяги, второе колесо не сможет этого сделать потому, что дифференциал передаст ему только половину крутящего момента от главной передачи. Если сопротивление движению автомобиля превысит силу тяги у небуксующего колеса, то машина не сможет двигаться. Частота вращения буксующего колеса резко возрастет, а второе колесо остановится. Возникнет буксование автомобиля. Попытка водителя повысить силу тяги на колесах за счет увеличения подачи топлива приведет только к увеличению частоты вращения одного из колес. В такой ситуации проявляется существенный недостаток обычного дифференциала, снижающего проходимость автомобиля как на скользких дорогах, так и на грунтах, оказывающих большое сопротивление качению колес (пeсок, снег, распутица). 

Принудительная блокировка

На автомобилях, предназначенных для движения по бездорожью, приходится устанавливать дифференциалы специальных конструкций. Блокировки Часто применяют дифференциалы с принудительной блокировкой. В них водитель с помощью специального привода (чаще всего пневматического) останавливает на время вращение сателлитов, и колeca автомобиля начинают вращаться с одинаковой скоростью. Следует учесть, что автомобиль с заблокированным дифференциалом на извилистой дороге расходует больше топлива и у него происходит интенсивный износ шин. Как только взаимный поворот колес на общей оси с заблокированным дифференциалом будет больше, чем это допускает упругая деформация шин, произойдет буксование колес, продолжающееся до тех пор, пока какое-либо колесо на неровности не оторвется от дороги. Это говорит о том, что водитель не должен забывать выключать блокировку дифференциала после преодоления тяжелого участка. В ряде конструкций предусмотрена его автоматическая разблокировка или ограничение возможности включения блокировки по скорости.

Самоблокирующиеся дифференциалы

Для упрощения процесса управления применяются так называемые самоблокирующиеся дифференциалы. В настоящее время, в основном, используют четыре вида блокировок: дисковая (фрикционная, повышенного трения, LSD), вязкостная (вискомуфты) и винтовая (червячная). В самых современных разработках используются электронные системы контроля проскальзывания колес, основанные на применении датчиков вращения и использовании штатных тормозов (как правило, эти системы совмещаются с антиблокировочными и противопробуксовочными).


Дисковая блокировка


Существуют две наиболее характерные конструкции дифференциалов с фрикционными муфтами. В первом применяют одну, во втором — две муфты. В первом случае фрикционная дисковая муфта 1 введена между одной из полуосей и коробкой дифференциала. Бронзовые диски установлены в шлицах гильзы 2, связанной с коробкой дифференциала, стальные диски сидят на шлицах полуоси 3. Диски прижимаются друг к другу пружинами 4. Когда оба колеса испытывают одинаковое сопротивление, весь дифференциал вращается как одно целое и трение в муфте 1 отсутствует.


Вторая конструкция представляет из себя дифференциал повышенного трения с двойными фрикционными муфтами, получивший широкое распространение на американских автомобилях. В этой конструкции крестовина заменена двумя отдельными, пересекающимися под прямым углом осями 5 сателлитов 6. Оси 5 имеют возможность перемещаться одна относительно другой как в осевом, так и в угловом направлении, для чего их концы имеют скосы соответственно А и Б, которыми они опираются на коробку 9 дифференциала. Кроме того, в дифференциал введены промежуточные чашки 7, так же как и полуосевые шестерни, надетые на шлицы полуосей. При невращающихся сателлитах усилие к полуосям передается как и в простом дифференциале. При вращении сателлитов последние будут сдвигать концевые скосы осей 5 так, что усилие на фрикционную муфту 8, передаваемое через чашку 7, будет увеличиваться для отстающей полуоси и уменьшаться для оси, вращающейся быстрее. При этом величина подтормаживающего момента не будет постоянной, как в дифференциале с одной дисковой муфтой, а будет пропорциональна моменту, передаваемому колесами. 

Для нормальной работы такого дифференциала требуется использование специального трансмиссионного масла для LSD или соответствующих присадок к обычному маслу. Кроме того, со временем возникает необходимость регулировки из-за износа дисков.


Вязкостная блокировка


Принцип ее действия такой же, как у дисковой. Гидравлическая муфта состоит из большого числа дисков с липкими рабочими поверхностями. Благодаря свойствам особой вязкой жидкости на силиконовой основе отвердевать при нагреве диски передают крутящий момент в зависимости от разности частот вращения входных и выходных валов. Нагрев происходит, когда одна полуось начинает вращаться быстрее другой. Характерной особенностью конструкции является то, что в случае длительного буксования колес блокирующая муфта с вязкой жидкостью работает вначале мягко, а затем происходит значительный рост эффективности блокировки. В затвердевшем силиконе диски получают жесткое зацепление и полуоси блокируются. Вискомуфты не требуют обслуживания и считаются весьма надежными, однако для их продолжительной работы необходимо сохранение полной герметичности устройства. 

Винтовая блокировка

Принцип ее действия таков: в обычном режиме винты (или червяки, как их называют из-за характерной формы) свободно обкатываются вокруг центральной шестерни. В случае изменения момента винты проскальзывают в крайнее положение и фиксируются в эксцентричных пазах. Когда момент выравнивается, винты возвращаются в исходное положение. Момент срабатывания винтовых блокировок определяется профилем винтов. Такие дифференциалы мало подвержены износу (срок службы сопоставим со сроком коробки или классического дифференциала), а масло используется обычное трансмиссионное.


Кулачковая блокировка


Такая блокировка срабатывает при возникновении разности в скоростях вращения колес. Рассмотрим пример реализации дифференциала от компании Tractech. В корпусе дифференциала между парами корончатых шестерен установлены поворотные кулачки. В обычных условиях они не участвуют в работе, но, как только одно их колес начинает пробуксовывать (т.е., вращаться существено быстрее другого), кулачки поворачиваются и пары шестерен входят в зацепление, обеспечивая тем самым полную блокировку. Блокировка выключается, когда буксующее колесо прекратит проскальзывание. Этот тип дифференциалов также довольно долговечен и не требует специальных масел.


Особенности управления


Управление автомобилем, оборудованным самоблокирующимся межколесным дифференциалом имеет некоторые особенности. В частности, автомобиль в повороте на скользком покрытии может обладать избыточной поворачиваемостью, при слишком интенсивном разгоне на смешанном покрытии возможен увод в сторону от предполагаемой траектории и т.д. Особенно это касается разработок, предлагаемых в качестве дополнительного оборудования третьими фирмами. Однако грамотное использование свойств таких дифференциалов позволяет уверенно перемещаться в сложных дорожных условиях, и существенно повышает проходимость вне дорог. 

 

Межосевой дифференциал и его блокировки


При отсутствии межосевого разделения мощности (межосевого дифференциала или отключающего механизма) необходимо отключить передний мост, чтобы стало возможно вращение передних и задних колес с разными угловыми скоростями. По условиям движения требуется, чтобы колеса как переднего и заднего мостов, так и колеса одного моста могли вращаться с разной частотой и проходить различные пути. Особенно характерно это для поворотов: передние колеса при повороте проходят большее расстояние, чем задние. На изменение пути колес влияют различные факторы: скольжение шин, их углы увода, давление воздуха, нагрузка на колеса, кинематика подвески. При этом очевидно, что соотношение между путями, проходимыми колесами переднего и заднего мостов, также меняется во время движения. Это обстоятельство исключает возможность применения разных передаточных чисел в главных передачах мостов для компенсации разности проходимых путей.


Колеса разных осей автомобиля, кинематически жестко связанные одно с другим, имеют при вращении одинаковые угловые скорости. На твердой поверхности дороги при движении автомобиля с приводом на все колеса (при отсутствии межосевого дифференциала) могут возникнуть условия, при которых колеса разных осей будут стараться двигаться с различными линейными скоростями, а жесткая мехаческая связь между ними станет преградой к достижению этого. При прямолинейном движении описанное явление может быть вызвано, например, разностью радиусов качения связанных между собой колес. Качение колес в этом случае должно сопровождаться относительным перемещением точек площадки контакта шины по поверхности дороги (со скольжением или буксованием). Подобное же возможно и при одинаковых радиусах качения, но при движении по дороге с неровной поверхностью или на повороте. Возникающее в этих условиях скольжение или 6yксовaние шин сопровождается увеличеным их износом, износом механизмов трансмиссии и непроизводительной затратой энергии двигателя на движение автомобиля. Для того чтобы колеса катились без вредных сопровождающих явлений в трансмиссии, кроме дифференциалов межколесных устанавливают дифференциалы межосевые.

Однако, в условиях внедорожного движения автомобиль может лишиться подвижности в тот момент, когда колеса одного из мостов потеряют сцепление с дорогой и начнут буксовать. В такой ситуации дифференциал обычного типа будет не в состоянии передать требуемую для движения величину крутящего момента задним колесам, опирающимся на твердый грунт. Для избежания этого на внедорожниках устанавливают межосевые дифференциалы с принудительной блокировкой. Примером подобного конструктивного решения может служить «Нива» ВА3-2121, оснащенная раздаточной коробкой с принудительно блокируемым межосевым дифференциалом. 

Блокировкой пользуется водитель автомобиля для преодоления труднопроходимого участка дороги. При возвращении на шоссе межосевой дифференциал необходимо разблокировать. В современных конструкциях, кроме механического, применяются и другие приводы (пневматический, гидравлический, электрический), при этом сам процесс включения сводится к простому нажатию кнопки на панели. 

Следующим шагом стало появление самоблокирующихся межосевых дифференциалов. Принципы их работы сходны с межколесными, но условия и задачи несколько другие. Так, при поворотах машины забегающим относительно корпуса дифференциала всегда будет вал, передающий момент на управляемую ось, что определяется кинематикой поворота машины с колесной формулой 4х4. Исходя из этого, при забегании приводного вала управляемого моста коэффициент блокировки желательно иметь невысоким, а при забегании (буксовании) неуправляемого моста — несколько большим. Такой дифференциал называют самоблокирующимся с несимметричными блокирующими свойствами.

В настоящее время на легковых внедорожниках широко используются межосевые дифференциалы с автоматической блокировкой с помощью гидравлической муфты с вязкой жидкостью. Они обеспечивают оптимальную силу тяги во всех условиях движения, в связи с чем отпадает необходимость в принудительной блокировке. Есть у них и другие преимущества. Этот узел предохраняет трансмиссию от перегрузки, которая может возникнуть, например, при внезапном ударе колеса.Дифференциал, автоматически блокирующийся гидравлической муфтой с вязкой жидкостью, чутко реагирует на состояние дорожной поверхности и обеспечивает более равномерную скорость автомобиля, а также уменьшает вероятность его застревания. При торможении межосевой дифференциал такого типа предотвращает блокировку колеса одного моста относительно колеса другого, приводящую к потере устойчивости. К тому же перераспределение избыточной тормозной силы с одной пары колес на другую значительно сокращает тормозной путь и сохраняет полный контроль над машиной.

Рассмотрим, как работает автоматически блокируемый межосевой дифференциал фирмы GKN с гидравлической муфтой. Изменение момента трения в ней рассчитано так, чтобы при маневрировании на поверхности с хорошими сцепными свойствами ( асфальт, бетон и т.д.) имелся малый момент трения между выходными валами. С ростом разности частот их вращения трение между звеньями муфты значительно возрастает. Блокировка с помощью муфты с вязкой жидкостью происходит точно в соответствии с распределением крутящего момента в межосевом дифференциале.

Испытания подтвердили, что распределение моментов между передними и задними колесами обеспечивает почти нейтральную поворачиваемость автомобиля. По легкости вождения и безопасности полноприводные автомобили с таким приводом превосходят даже переднеприводные легковые автомобили. Однако, при всех достоинствах такого рода блокировки, необходимо отметить, что фактическое включение блокировки после начала пробуксовки колес, характерное для вискомуфты, существенно снижает шансы на успешное преодоление серьезных внедорожных препятствий в виде слабого грунта, грязи или снега, поскольку буксующее колесо способно быстро зарываться. В результате возможностей автомобиля даже с заблокированным межосевым дифференциалом может оказаться недостаточно для самостоятельного выезда. 


Подключаемый передний мост


Очень многие производители внедорожников используют схему с подключаемым передним мостом (так называемый part time 4WD). В этом случае межосевой дифференциал, как правило, отсутствует, и в режиме полного привода между мостами устанавливается жесткая кинематическая связь. Производители рекомендуют подключать передний мост только в сложных дорожных условиях, когда колеса склонны к пробуксовке. Продолжительное движение в таком режиме по дорогам с твердой поверхностью вызывает повышенный износ шин и трансмиссии (в частности, в раздатках с цепной передачей перегружается цепь), повышенный расход топлива, а также ухудшает управляемость на высоких скоростях. Для избежания этих отрицательных последствий многие контрукции предусматривают не только отключение переднего моста, но и отсоединение передних колес от полуосей. Для этого применяются колесные хабы (муфты свободного хода), которые могут быть автоматическими и ручными, рассоединение полуосей при помощи электрического или пневматического привода и т.д.

Дифференциал. Как работает дифференциал?

  • Главная
  • Дифференциал. Как работает дифференциал?

 Дифференциал. Как работает дифференциал?

Он есть в каждой машине, и без него невозможно безопасно повернуть – дифференциальный механизм, о котором многие знают, но не многие способны объяснить, как он работает.

Зачем вообще нужен дифференциал?

 

Дифференциал позволяет колесам, прикрепленным к одной оси, вращаться с разной скоростью. Это используется на каждом повороте, когда внутренние колеса поворачиваются медленнее, чем внешние. Если бы они были жестко соединены друг с другом, внутреннее колесо должно было бы все время скользить, чтобы не отставать от внешнего.

Дифференциал — принцип работы

Дифференциал состоит из набора шестерен, управление которыми в движении может показаться сложным, но на самом деле это не так уж и трудно. На концах карданного вала находятся вышеупомянутые шестерни, которые, когда начинают двигаться, приводят в движение и колеса транспортного средства. Они соединены с зубчатым венцом, который распределяет крутящий момент от двигателя.

 

Однако это не прямая связь – между шестернями на полуосях и ведущим колесом. На элементе, называемом крестом, размещены дополнительные колеса, так называемые сателлиты. При движении прямо и в условиях хорошего сцепления они двигаются с одинаковой скоростью. Когда вы входите в угол и есть разница в скорости вращения колес транспортного средства, сателлиты также начинают вращаться на рычагах поперечины. Другими словами, часть крутящего момента не попадает в медленно движущееся колесо (то есть внутри дуги), заставляя его проскальзывать и нагружая всю систему, но плавно «используется» дифференциалом.

 

Дифференциал повышенного трения

Движение без дифференциала было бы невозможно, но его использование также имеет свои недостатки. Дифференциал не заставляет колеса вращаться с одинаковой скоростью, поэтому можно спокойно проходить поворот. Колеса также не вращаются плавно, когда у них разное сцепление с дорогой, что обычно бывает на скользкой поверхности или бездорожье. Если одно колесо теряет сцепление с дорогой (например, на льду), то оно будет вращаться очень быстро, потому что это позволяет дифференциал, в то время как другое колесо с хорошим сцеплением получит гораздо меньший крутящий момент. Когда вы видите, как автомобиль пытается выбраться из грязи, одно колесо которого бесполезно крутится, а другое даже не хочет дергаться, – это работает дифференциал.

 

При обычном использовании легкового автомобиля это не проблема, но есть автомобили (и водители), для которых это является серьезным неудобством. Например, речь идет о спорткарах, в которых очень важно по максимуму использовать доступное сцепление с дорогой. Для этого используются дифференциалы с повышенным внутренним трением, обычно называемые механизмами повышенного трения.

 

Фактически, дифференциалы с повышенным внутренним трением могут иметь различную структуру, но все они имеют одну и ту же задачу. Эта задача состоит в том, чтобы создать дополнительное трение в дифференциале, достигнув эффекта, при котором при свободном вращении (например, на льду) восстанавливается тяга так, что больше мощности может передаваться колесу, которое действительно имеет тягу.

 

В реальном дифференциале с повышенным внутренним трением, например, используются муфты, расположенные у шестерен на полуосях. Когда происходит проскальзывание, муфта начинает создавать дополнительное трение, которое помогает уравновесить мощность, воздействующую на колеса. Производители также все чаще используют так называемый электронный дифференциал, в котором используются элементы системы ABS. Когда система обнаруживает занос одного колеса, она замедляет его с помощью тормозов, в результате чего дифференциал направляет больше мощности на другое колесо.

Блокировка дифференциала

 

Дифференциальная передача также зависит от рельефа местности по причинам, указанным выше. Вот почему настоящие внедорожники используют его полную блокаду. Это означает, что колеса жестко связаны друг с другом и всегда вращаются с одинаковой скоростью. В некоторых автомобилях вы также можете найти центральную блокировку дифференциала, которая уравновешивает мощность, передаваемую на переднюю и заднюю оси.

 

Таким образом, автомобиль только с одним колесом, имеющим тягу, может продолжать движение, поскольку к нему может быть приложен достаточный крутящий момент, чтобы заставить транспортное средство двигаться. Это можно использовать только на скользком грунте, где колеса могут свободно катиться. В противном случае может быть поврежден дифференциал, который при блокировке заставит колеса вращаться с такой же скоростью, как если бы автомобиль был без него.

 

Как работают дифференциалы | HowStuffWorks

Если вы читали «Как работают автомобильные двигатели», вы понимаете, как генерируется мощность автомобиля; и если вы читали книгу «Как работают механические коробки передач», вы понимаете, куда дальше уходит мощность. В этой статье будет рассказано о дифференциалах , где мощность в большинстве автомобилей делает свою последнюю остановку перед тем, как пробуксовывать колеса.

Дифференциал выполняет три функции:

  1. Направляет мощность двигателя на колеса
  2. Работает в качестве конечной понижающей передачи в автомобиле, замедляя скорость вращения трансмиссии в последний раз перед тем, как она ударит по колесам
  3. Для передавать мощность на колеса, позволяя им вращаться с разной скоростью (именно за это дифференциал получил свое название).)

В этой статье вы узнаете, зачем вашему автомобилю нужен дифференциал, как он работает и в чем его недостатки. Мы также рассмотрим несколько типов позиционной тяги, также известных как дифференциалы повышенного трения .

Зачем нужен дифференциал

Колеса автомобиля крутятся с разной скоростью, особенно при поворотах. Из анимации видно, что каждое колесо проходит разное расстояние за поворот, и что внутренние колеса проходят меньшее расстояние, чем внешние колеса.Поскольку скорость равна пройденному расстоянию, деленному на время, затрачиваемое на это расстояние, колеса, преодолевающие меньшее расстояние, движутся с меньшей скоростью. Также обратите внимание, что передние колеса проходят другое расстояние, чем задние колеса.

Для неприводных колес на вашем автомобиле — передние колеса на заднеприводном автомобиле, задние колеса на переднеприводном автомобиле — это не проблема. Между ними нет связи, поэтому они вращаются независимо. Но ведущие колеса соединены вместе, так что один двигатель и трансмиссия могут вращать оба колеса.Если бы в вашей машине не было дифференциала, колеса пришлось бы сблокировать вместе, заставив вращаться с одинаковой скоростью. Это затруднило бы поворот автомобиля: чтобы автомобиль мог поворачивать, одна шина должна проскальзывать. С современными шинами и бетонными дорогами требуется большое усилие, чтобы заставить шину пробуксовывать. Эта сила должна была бы передаваться через ось от одного колеса к другому, создавая большую нагрузку на компоненты оси.

2.972 Как работает дифференциал

 


ОСНОВНЫЕ ФУНКЦИОНАЛЬНЫЕ ТРЕБОВАНИЯ: Распределите мощность от трансмиссионного вала автомобиля к паре левых и правых колес (ПЕРВОЕ ФУНКЦИОНАЛЬНОЕ ТРЕБОВАНИЕ), при этом позволяя колеса вращаться с разной скоростью (ВТОРАЯ ФУНКЦИОНАЛЬНОЕ ТРЕБОВАНИЕ).

КОНСТРУКТИВНЫЙ ПАРАМЕТР: Дифференциал


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

г. н.э.

ГЕОМЕТРИЯ/КОНСТРУКЦИЯ:

Компоненты дифференциала Система

Зубья шестерни : Коронное колесо и Зубья ведущей шестерни спиральные, что позволяет двигаться вверх-вниз по неровной или неровной дороге. условия.


ОБЪЯСНЕНИЕ КАК ЭТО РАБОТАЕТ/ПРИМЕНЯЕТСЯ:

Зачем использовать дифференциал? : Когда машина поворачивает за угол, одно колесо на «внутренней» дуге поворота, а другое колесо находится на «за пределами.» Следовательно, внешнее колесо должно вращаться быстрее, чем внутреннее. один, чтобы покрыть большее расстояние за то же время. Таким образом, поскольку два колеса не движутся с одинаковой скоростью, необходим дифференциал.Машина дифференциал размещается посередине между ведущими колесами спереди, сзади или обе оси (в зависимости от того, передне-, заднеприводная или полноприводная машина). В заднеприводные автомобили, дифференциал преобразует вращательное движение трансмиссии вал, лежащий параллельно движению автомобиля, к вращательному движению полуосей (на концах которых колеса), которые лежат перпендикулярно движению автомобиля.

В поворотах колеса по разному Скорости Расположение дифференциала в автомобиле

Как это работает: При условии, что колеса не проскальзывают и не пробуксовывают управления, следующие два примера движения автомобиля описывают, как работает дифференциал, когда машина движется вперед и при повороте.(см. раздел «Дифференциал повышенного трения»). скольжение).

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

Когда автомобиль движется прямо, оба колеса движутся с одинаковой скоростью скорость. Таким образом, свободно вращающиеся шестерни планетарной передачи вообще не вращаются. Вместо этого, как трансмиссионный вал вращает коронное колесо, вращательное движение передается непосредственно на полуоси, и оба колеса вращаются с угловой скоростью венца (имеют та же скорость).

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

Когда машина поворачивает, колеса должны двигаться с разной скоростью. В В этой ситуации сателлиты планетарной передачи вращаются относительно ведущего колеса при вращении. вокруг солнечных шестерен. Это позволяет неравномерно передавать скорость венца. два колеса.


ДОМИНИРУЮЩАЯ ФИЗИКА:

Переменная

Описание

Метрическая система Единицы

Английский Единицы

v

Скорость при точка контакта между шестернями

м/с

дюйм/с

победа

Угловая скорость Коронная шестерня

рад/сек

об/мин

ш1

Угловая скорость одной шестерни/колеса

рад/сек

об/мин

w2

Угловая скорость других шестерен/колес

рад/сек

об/мин

р1

Радиус шага одна шестерня

м

в

р2

Радиус шага другое снаряжение

м

В

Штифт

Вход питания, от коробка передач

Вт

Мощность

Pвых1

Выход питания на Левая полуось

Вт

Мощность

Pвых2

Выход питания на Правая полуось

Вт

Мощность

Т1

Момент затяжки передается на левое колесо

Н-м

фут-фунт

Т2

Момент затяжки передается на правое колесо

Н-м

фут-фунт

N1

Количество зубьев на одной передаче

N2

Количество зубьев на другом редукторе

 

Иллюстрация для пояснения Передаточные числа

Передаточные числа: Соотношение скоростей между шестернями зависит 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 соприкасаются и нет проскальзывания, v = w 1 x r 1 = w 2 x r 2 , где v — тангенциальная скорость в точке контакта шестерен, а r – соответствующая радиус шага шестерни. В дифференциале, поскольку скорость, передаваемая коронной шестерней используется обоими колесами (не обязательно с одинаковой скоростью),

w в = (w 1 + w 2 ) / 2


Мощность:
Как правило, каждое зубчатое зацепление будет иметь 1%-2% потери эффективности, поэтому с три различных сетки от трансмиссионного вала к каждой из полуосей, система на самом деле будет 94% до 97% эффективности.Для упрощения предположим, что система на 100% эффективна; затем

Р вх = Р вых1 + Р вых2 , или P в = (T 1 x w 1 ) + (T 2 x w 2 ),

, где P в — потребляемая мощность от передача на дифференциал, а P вых — выходная мощность от дифференциал на колеса.T — крутящий момент, подаваемый на каждую полуось соответственно.


ОГРАНИЧИВАЮЩАЯ ФИЗИКА:

Вещи, которые могут ограничить или нарушить работу дифференциала включают контактные напряжения между шестернями, что ограничивает передачу крутящего момента, а также как усталость и потери из-за трения между шестернями.


LIMITED SLIP ДИФФЕРЕНЦИАЛ:

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


ДИАГРАММЫ/ГРАФЫ/ТАБЛИЦЫ:

Нет Представлено


ГДЕ НАЙТИ ДИФФЕРЕНЦИАЛЫ:

В задних мостах большинства легковых и грузовых автомобилей.


ССЫЛКИ/ДОПОЛНИТЕЛЬНАЯ ИНФОРМАЦИЯ:

http://www.srl.gatech.edu/education/ME3110/design-reports/RSVP/DR4/catalog/gearbas.htm

http://www.ul.ie/~gordons/lavelles/diflimed.html

Маколей, Дэвид. Как все работает , стр. 49

Конспект лекций, курс 2.72


Дифференциал: Как это работает? | Блог | Запуск автозапчастей — Запуск автозапчастей

Что, почему и как «dif».

Автомобиль состоит из сотен компонентов; один из них, о котором вы, возможно, слышали, — это дифференциал, или «диф», как его часто ласково называют.Но что такое дифференциал, зачем он нужен автомобилю и как он работает?

Что такое дифференциал и для чего он нужен?

Проще говоря, дифференциал — это компонент, который позволяет колесам вашего автомобиля вращаться с разной скоростью, чтобы он мог проходить повороты.

Говоря более технически, дифференциал представляет собой зубчатую передачу, которая используется в автомобилях, грузовиках и других современных транспортных средствах и позволяет приводной оси (обычно задней оси) вращаться независимо.

Кто изобрел дифференциал?

Дифференциал был изобретен в 1827 году французом по имени Онесифор Пеккер. Впервые использованный в автомобилях с паровым двигателем, дифференциал стал стандартным компонентом автомобилей с двигателями внутреннего сгорания, когда они были изобретены.

Зачем был изобретен дифференциал?

Когда мощность передается на пару колес, сила распределяется между ними поровну, но для того, чтобы транспортное средство могло повернуться, внутренние и внешние колеса должны вращаться с разной скоростью, поскольку они проходят разное расстояние вокруг угла.Внутренние колеса проходят меньшее расстояние, чем внешние.

Если бы транспортное средство всегда двигалось только по прямой, в дифференциале не было бы необходимости. Но поскольку транспортное средство должно иметь возможность поворачивать, требуется дифференциал.

Транспортные средства могут иметь передние и/или задние дифференциалы в зависимости от привода колес вашего автомобиля. Например, у заднеприводного автомобиля будет только задний дифференциал, а у полноприводного — оба.

Как работает дифференциал?

  Дифференциал выполняет три основных функции:

  1. Для передачи мощности от двигателя автомобиля на колеса.
  2. Для замедления скорости вращения трансмиссии перед тем, как она перейдет на колеса.
  3. Для передачи мощности на колеса, позволяя им вращаться с разной скоростью.

Дифференциал представляет собой комбинацию шестерен, предназначенных для совместной работы, чтобы свести к минимуму потерю тяги с одной стороны автомобиля при повороте. Но чтобы понять, как шестерни работают вместе, чтобы создать разную скорость вращения колеса, лучше всего увидеть наглядный пример.

Один из лучших примеров того, как работает дифференциал, был выпущен еще в 1937 году.Смотрите сейчас:

Разница становится меньше?

В некоторых марках автомобилей произошло постепенное изменение размера дифференциала. Например, начиная с эпохи E30, за исключением дифференциала с регулируемой блокировкой M, размер дифференциала в BMW стал меньше.

Шестерня и ее роликовый подшипник стали меньше, а объем масла в дифференциале также стал меньше в каждом поколении автомобилей 3-й серии.

Компания BMW также отказалась от использования конических роликоподшипников в пользу устаревших шарикоподшипников. И теперь они используют пластиковые сепараторы подшипников.

Хороший ход? Время покажет.

В магазине

Run Auto Parts есть запасные части для всех типов европейских автомобилей. Нажмите здесь, чтобы увидеть весь ассортимент нашей продукции.

Как работает дифференциал? 3 вопроса

Нет автомобилей, в которых нет дифференциалов, иначе мы бы ехали по крутым поворотам с пробуксовкой колес и визгом шин.Этот важный компонент расположен в центре ведущего моста, где его функция заключается в обеспечении того, чтобы два колеса могли вращаться с разной скоростью при движении по кривым, имея при этом одинаковую тяговую мощность. Крутящий момент двигателя всегда делится в фиксированном соотношении.
Кстати: Полноприводные автомобили имеют дифференциал на каждую ось, плюс межосевой дифференциал, распределяющий мощность двигателя между осями в заданном соотношении.

Основным техническим принципом обычно является так называемый конический дифференциал с клеткой дифференциала, двумя планетарными шестернями и двумя выходными валами.Важнейшей особенностью является то, что две планетарные передачи образуют соединение между приводом двигателя и двумя вторичными валами, но они делают это совершенно по-разному:

  • При движении прямо: Двигатель приводит в движение корпус дифференциала. Планетарные передачи в это время неподвижны. В результате клетка и два выходных вала вращаются с одинаковой скоростью. Это означает, что два колеса на оси также вращаются с одинаковой скоростью.
  • При движении по кривым: Теперь внешнее колесо на оси должно преодолевать большее расстояние, поэтому два выходных вала должны вращаться с разной скоростью.Для этого планетарные шестерни в дифференциале вращаются вокруг своих осей с разной скоростью. Это уравновешивает разницу скоростей двух колес.

Основной технический принцип дифференциала становится проблемой, когда две шины на ведущей оси движутся по поверхностям с разным сцеплением, таким как, например, лед и сухой асфальт. Колесо на льду будет крутиться, а другое вообще не будет двигаться. Машина будет «застревать». Это происходит потому, что дифференциал распределяет мощность двигателя в зависимости от сопротивления шин.Колесо на льду, естественно, имеет значительно меньшее «сопротивление», поэтому дифференциал распределяет на него всю мощность привода. Блокировка дифференциала помогает сохранить движение в таких ситуациях. Они перераспределяют привод обратно к шине, которая вращается медленнее или вообще не вращается. Блокировки дифференциала бывают разных типов.
Очень ясное и понятное объяснение основного принципа действия дифференциала дает этот короткометражный фильм 1937 года:

Как работает дифференциал? 3 вопроса — 3 ответа Последнее изменение: 10 марта 2021 г., автор: Markus Isgro

Часть 2 — Дифференциалы повышенного трения — дорожные и гоночные трансмиссии

Ряд других факторов влияет на характеристики блокировки пластинчатых LSD.Например, материалы трения пластин, характеристики тарельчатых шайб и количество сопрягаемых поверхностей пластин. Внешние факторы, такие как вес автомобиля, распределение веса, сцепление шин и мощность двигателя, также влияют на то, насколько хорошо блокируется дифференциал. Например, маломощный, легкий переднеприводный автомобиль на гравии не будет так же эффективно блокировать LSD, предназначенный для тяжелого заднеприводного автомобиля.

Некоторые LSD относятся к процентной блокировке, обычно это блокировка от 100% до 25%.К сожалению, эта цифра сильно сбивает с толку и в значительной степени не имеет отношения к современным ЛСД. ZF начал эту тенденцию, поскольку они не хотели раскрывать углы рампы в транспортных средствах, поскольку это было коммерческой тайной. Вместо этого они опубликовали цифру в %, чтобы показать, насколько они агрессивны. Этот процент относится как к ускорению, так и к замедлению, поскольку рампы равны. Современные LSD могут при необходимости полностью блокироваться и обычно имеют неровные пандусы. Это делает показатель % блокировки бесполезным в качестве сравнительного инструмента.

LSD с покрытием обеспечивают огромную гибкость и могут быть настроены в соответствии с вашим автомобилем, обеспечивая агрессивность, необходимую для мощности, и стабильность при торможении. Транспортные средства с большей мощностью и автомобили, склонные к подъему колес, получают огромную выгоду от пластинчатых LSD, поскольку весь крутящий момент может быть передан на колесо с сцеплением. Эта блокировка по требованию дает водителю полный контроль, повышая уверенность и сокращая время прохождения круга. Для автоспорта LSD с покрытием обеспечивают значительное увеличение производительности и управляемости.Дорожные автомобили также выигрывают от LSD с гальваническим покрытием, поскольку они позволяют передавать больше крутящего момента на дорогу и улучшают контроль над автомобилем.

Дифференциалы с электронным вектором крутящего момента

Дифференциалы с вектором крутящего момента, возможно, являются самым сложным типом дифференциала. Они полагаются на использование датчиков современного автомобиля для точного расчета того, какой крутящий момент должен передаваться на каждое колесо или каждую ось. Используя такую ​​информацию, как: скорость вращения отдельных колес, положение дроссельной заслонки/тормоза, угол поворота рулевого колеса, поперечная/продольная перегрузка, компьютер рассчитывает, какой крутящий момент должен передаваться на каждое колесо, чтобы повысить скорость прохождения поворотов.

Так как это очень сложный тип дифференциала, он обычно доступен только непосредственно у производителя. Каждый производитель немного отличается в своей реализации, но при обнаружении проскальзывания колеса крутящий момент уменьшается на этом колесе, позволяя большему крутящему моменту передаваться на колеса с сцеплением. Тот же процесс происходит, когда компьютер считает, что автомобиль должен более или менее агрессивно проходить повороты, в результате чего вы можете выполнить более быстрый поворот. На прямой они обеспечивают более точную передачу крутящего момента на каждое колесо, увеличивая мощность, которую вы можете подавить.

В современных автомобилях обычно используется распределение крутящего момента между передней и задней осями. На некоторых полноприводных автомобилях они запрограммированы на передний привод для экономии топлива и на включение задней оси только при обнаружении пробуксовки колес. Компьютер реагирует так быстро, что водитель даже не понимает, что колеса начали пробуксовывать. Другие автомобили явно более смещены назад, например, Nissan GT-R может передавать 98% мощности на заднюю часть, но только максимум 50% на переднюю часть.

У электронных систем управления вектором крутящего момента не так много недостатков, однако их самая большая проблема — это стоимость ремонта, когда что-то пойдет не так.Сложные компьютерные микросхемы, датчики, гидравлические приводы и т. д. дорого ремонтировать. При серьезной модификации автомобиля установленная на заводе система векторизации крутящего момента может не реагировать так, как вы хотите, поскольку она не может учитывать модификации, что может снизить производительность. Единственная другая причина, по которой вы можете захотеть удалить систему вектора крутящего момента и установить традиционный LSD, связана с личными предпочтениями. Некоторым людям просто не нравится, как работает векторизация крутящего момента, и они могут найти его слишком агрессивным или недостаточно агрессивным.

Электронные дифференциалы на основе тормозов

Электронные дифференциалы на основе тормозов не являются настоящими дифференциалами повышенного трения, однако они основаны на технологии, аналогичной дифференциалам с вектором крутящего момента. Вместо того, чтобы уменьшить крутящий момент на вращающемся колесе, применяется тормоз, чтобы замедлить его. Поскольку дифференциал представляет собой стандартный открытый дифференциал, когда к вращающемуся колесу применяется тормоз, это создает ложное ощущение сцепления, позволяя передавать равное количество крутящего момента на колесо с сцеплением.Хотя это устраняет некоторые недостатки открытого дифференциала, притормаживающее колесо по-прежнему не передает крутящий момент на землю.

По сравнению с дифференциалом с вектором крутящего момента дифференциалы на основе тормозов потребляют меньше энергии и менее эффективны. Однако они лучше, чем открытые дифференциалы, и могут быть разницей между застреванием в грязи или нет. К счастью, модернизация их с помощью ATB является отличным выбором и значительно повышает их производительность. ATB очень хорошо работают с LSD на основе тормозов, поскольку к вращающемуся колесу нужно приложить лишь небольшое тормозное усилие, чтобы большой крутящий момент передавался на колесо с сцеплением.

Другие LSD

Существуют и другие типы самоблокирующихся дифференциалов, которые редко используются из-за их устаревшей конструкции. К ним относятся кулачок и собачка, детройтский шкафчик и дифференциал с фиксированной стоимостью.

Как работают дифференциалы: конусная трещотка и торсен | Артикул

Как работает конусный дифференциал?

 

Конусный дифференциал работает почти так же, как дифференциал диска сцепления. Однако вместо дисков сцепления используются конусы с фрикционными накладками.Давление пружины предварительного натяжения и боковых шестерен вдавливает конус в выпуклое углубление в картере дифференциала. Это блокирует конус и боковую шестерню в корпусе из-за трения. Блокировка корпуса приводит к тому, что мощность передается на колесо с наибольшим сцеплением.

 

Как работает блокировка Detroit (дифференциал с храповым механизмом)?

 

Храповой дифференциал работает совершенно иначе, чем описанные выше типы. Мощность передается на колеса за счет включения или выключения наборов зацепляющихся зубьев.Это иногда называют собачьей муфтой. Кроме того, мощность привода на колеса не связана с сопротивлением тяге/вращению. Вместо этого это связано с относительной скоростью вращения колес. При прямолинейном движении зубья с обеих сторон дифференциала входят в зацепление, обеспечивая привод на оба колеса с той же скоростью, что и корпус дифференциала.

 

При повороте внешнее колесо вращается с большей скоростью. Это имитирует ситуацию, когда внешнее колесо теряет сцепление с дорогой.Разница скоростей заставляет внутренний кулачок и рампу расцеплять зубья на внешнем колесе, так что вся мощность передается на внутреннее колесо. Таким образом, мощность привода передается на колесо с наибольшим сцеплением.

 

Эти типы дифференциалов, как правило, долговечны, но могут быть шумными и, следовательно, чаще используются в гоночных автомобилях и внедорожниках. Свяжитесь с нами в Houston Rebuilt Axles, чтобы узнать, какой дифференциал лучше всего подходит для ваших целей. Мы можем предложить вам самые выгодные варианты.

 

Дифференциал Torsen

 

Тяговый дифференциал Torsen® (Torque-Sensing) представляет собой самоблокирующийся дифференциал производства Gleason Corporation. Они были применены к большому количеству производителей автомобилей, охватывающих Францию, Германию, Италию, Японию и Северную Америку, в дополнение к послепродажному обслуживанию. Такое широкое использование может быть связано с тем, что дифференциалы Torsen бывают нескольких типов и могут применяться к переднему, центральному или заднему дифференциалам.Трудно объяснить их работу даже с помощью наглядных пособий, а понимание множества типов выходит за рамки этой статьи. Поскольку мы говорили только о задних дифференциалах, мы будем придерживаться оригинальной конструкции Torsen, обозначенной как «Type-A».

 

Компоненты дифференциала Torsen состоят из винтовых зубчатых передач, известных как червяки и червячные колеса. Червяки являются ведущими шестернями, и они прикреплены к каждой полуоси аналогично боковым шестерням в предыдущих описанных дифференциалах.Червячные колеса представляют собой ведомые шестерни, которые вращаются на червяках. Они удерживаются на месте картером дифференциала примерно так же, как крестовина удерживается картером дифференциала. Там, где червяк может приводить в движение червячное колесо, червячное колесо не может приводить в движение червяк.

 

Каждая червячная передача на каждой полуоси будет иметь набор червячных колес. Каждое из этих червячных колес будет иметь партнерское червячное колесо на червяке, связанном с другой осью в дифференциале.Парные червяки для каждой полуоси соединены зацепляющими шестернями на концах червячных колес, известных как прямозубые шестерни. Они гарантируют, что червячные колеса вращаются вместе.

 

Изображение воспроизведено из Torsen ® (https://torsen.com/how-it-works/)

 

Как работает дифференциал Torsen?

В нормальных условиях прямолинейного движения с симметричной тягой мощность двигателя приводит в действие картер дифференциала.Это вращает все внутренние компоненты как единое целое так же, как и все предыдущие описанные дифференциалы. Поскольку червячные колеса удерживаются на месте картером дифференциала, они блокируются червячной передачей оси, и полуось вращается вместе с картером дифференциала.

 

При повороте или пробуксовке одиночного колеса изменяется относительный привод на обе полуоси. Изменение скорости передается на более медленную ось через зацепление цилиндрических шестерен червячных колес. Это взаимодействие шестерен приводит к тому, что привод передается на более медленное/более высокое ведущее колесо.Это происходит не из-за вращения червячного колеса, поскольку червячное колесо не может вращать червяк. Вместо этого червячное колесо на более медленной оси блокируется червяком и передает ему мощность от более быстрой оси.

Однако червячные колеса могут вращаться вокруг своей оси, что позволяет им вращаться вокруг червяка. Привод может быть применен в различных количествах в зависимости от того, насколько они вращаются вокруг червяка и насколько они зацепляются за него. Управление взаимодействием всех зубчатых передач (например, угол зубьев червяка) в дифференциале Torsen позволяет настроить его на определенное смещение крутящего момента.

Это сложный механизм для объяснения, и его легче понять, если увидеть его в движении. Вот ссылка на YouTube, чтобы увидеть движение зубчатой ​​передачи. Сначала показано, как шестерня вращается при блокировке, а затем смещение между двумя осями, очевидное, когда червячные колеса начинают вращаться вокруг своей оси:

 

https://youtu.be/PtKsU93Gy20

 

 


Как работают дифференциалы? — Как это работает

Дифференциал стал важной вехой в развитии автомобиля.Без него транспортные средства были бы в порядке на прямых дорогах, но у них возникали бы проблемы, как только они подходили к повороту. Это потому, что, хотя колеса слева и справа автомобиля вращаются с одинаковой скоростью на прямой дороге, они не вращаются в повороте.

Внутреннее колесо в повороте движется по более короткому пути, так как вращается по меньшему радиусу: его необходимо замедлить по сравнению с движением по прямой дороге. Внешнее колесо, однако, следует более длинному маршруту, и поэтому ему нужно двигаться быстрее, чем его противоположному номеру: оно преодолевает большее расстояние.

Когда колеса могут свободно вращаться, как на неведущей оси, это не проблема. Однако, когда они оба подключены к одному и тому же двигателю и трансмиссии, возникают некоторые сложности. Как вы поглощаете эту разницу в скорости? Ну и с дифференциалом. По сути, это позволяет колесам вращаться с разной скоростью. Без него единственным способом компенсировать любую разницу в скорости было бы проскальзывание шины по земле — колеса были бы заблокированы, и поэтому любая разница в скорости была бы невозможна.

Дифференциал основан на принципе солнечной и планетарной шестерен. Эта ведущая шестерня установлена ​​внутри держателя и может свободно вращаться. Опорные катки соединены с шестернями, а привод передается через водило, которое вращается, когда вагон начинает движение.

На прямой дороге планетарные шестерни внутри неподвижны, хотя сами шестерни совершают радиальное движение внутри водила, с которым они связаны. Они начинают вращаться вокруг своих осей в поворотах, продолжая при этом перемещаться внутри держателя дифференциала.

Это «двойное» вращение объясняет разницу скоростей в поворотах: одна ось может «замедляться», а другая может «ускоряться» — результирующая движущая сила одинакова, но теперь она неравномерно распределяется между двумя колесами.

Как работают дифференциалы

Узнайте больше о удивительных науках в последнем выпуске How It Works. Его можно приобрести у всех хороших розничных продавцов или заказать через Интернет в магазине ImagineShop. Если у вас есть планшет или смартфон, вы также можете загрузить цифровую версию на свое устройство iOS или Android.Чтобы не пропустить выпуск журнала How It Works , подпишитесь сегодня!

Плюс, обязательно ознакомьтесь с нашими специальными предложениями, предназначенными только для цифровых устройств, такими как «Удивительные изобретения», «Исследование Марса» и «Путеводитель по Галактике», которые уже доступны для загрузки на ваше цифровое устройство!

Как рулевое управление с усилителем снижает нагрузку на водителя

Как сделать машину за 86 секунд

Tesla Model S: как работают автоматизированные функции автомобиля?

.

Leave a Reply

Ваш адрес email не будет опубликован.

2019 © Все права защищены.