Дифференциал это механизм: Как работает дифференциал?

Содержание

Ошибка

Автомобиль — модели, марки
Устройство автомобиля
Ремонт и обслуживание
Тюнинг

Аксессуары и оборудование
Компоненты
Безопасность
Физика процесса

Новичкам в помощь
Приглашение
Официоз (компании)
Пригородные маршруты

Персоны
Наши люди
ТЮВ
Эмблемы

Личные инструменты

Представиться системе

Инструменты

Спецстраницы

Пространства имён

Служебная страница

Просмотры

Перейти к: навигация, поиск

Запрашиваемое название страницы неправильно, пусто, либо неправильно указано межъязыковое или интервики название. Возможно, в названии используются недопустимые символы.

Возврат к странице Заглавная страница.

Если Вы обнаружили ошибку или хотите дополнить статью, выделите ту часть текста статьи, которая нуждается в редакции, и нажмите Ctrl+Enter. Далее следуйте простой инструкции.

устройство, назначение, виды, принцип работы, неисправности и их устранение

28.05.2022

Содержание

Что такое дифференциал и для чего он нужен?
История создания и назначение дифференциала
Предназначение дифференциала автомобилей
Преимущества и недостатки
Устройство и принцип работы
Схема работы дифференциала
При прямолинейном движении
При повороте
При пробуксовке
Виды дифференциалов
Типы дифференциалов
С ручной блокировкой
Самоблокирующийся
Электроблокировка
Активного действия
Неисправности
Обслуживание
Безопасность

Что такое дифференциал и для чего он нужен?

Интересное механическое устройство, известное человечеству с давних времен. Несколько лет назад ученые считали, что первый механизм, работающий по типу дифференциала, был использован в антикитерском механизме – удивительной находке, поднятой со дна моря, и оказавшейся самым настоящим древним калькулятором для астрономических вычислений. Так что сама идея дифференциала не нова, однако настоящее признание она получила только с появлением первых автомобилей.

Дифференциал – это механизм, отвечающий за распределение момента вращения и угловых скоростей от главной передачи на колёса автомобиля (или на оси, если говорить про межосевой дифференциал). Зачем это нужно? Затем, чтобы дать возможность транспорту нормально поворачивать, не нарушая равномерного сцепления с дорогой каждого колеса.

Если попробовать развернуть на ходу любую повозку с жесткой осью, выяснится, что колесо, находящееся внутри радиуса поворота, пробуксовывает. Одновременно с этим другое колесо, которое находится на наружной дуге и должно двигаться быстрей, теряет сцепление с поверхностью. Другими словами, поворачивать вот так, с двумя колесами, насаженными на одну ось, очень сложно. Можно только посочувствовать лошадям, вынужденным таскать неповоротливые телеги…

Однако автомобиль – давно уже не телега, в том числе и потому, что во время поворота срабатывает дифференциал, который распределяет скорость вращения так, чтобы замедлить колесо внутри дуги поворота и ускорить второе, которое движется по внешней дуге. Всё это происходит без вмешательства водителя, только за счет механического распределения момента вращения.

Размещение дифференциала зависит от того, какой тип привода использован в автомобиле.

В переднеприводных автомобилях установлен передний дифференциал, который находится внутри коробки передач.
В заднеприводных моделях установлен в заднем мосту на ведущей оси.
В полноприводных автомобилях с постоянным полным приводом ставится межосевой дифференциал в раздаточной коробке (он распределяет усилия между передней и задней осью) и межколесные на каждую ось.
А вот подключаемый полный привод не требует межосевого распределителя, в таких автомобилях устанавливается межколесный дифференциал на каждую из осей.

Почему только на ведущую ось (внедорожников это тоже касается, у них обе оси ведущие)? Просто потому, что дифференциал предназначен для того, чтобы распределять момент вращения, идущий от двигателя, а значит, на ведущей оси.

История создания и назначение дифференциала

Конструкция дифференциала появилась практически одновременно с началом производства транспортных средств, оснащенных двигателем внутреннего сгорания. Разница была лишь в пару лет. Первые машины были настолько нестабильными на поворотах, что инженерам пришлось ломать голову над тем, как бы передать одинаковую тягу на ведущие колеса, но при этом сделать так, чтобы они могли вращаться с разными скоростями на виражах.

Хотя нельзя сказать, что сам механизм был разработан после появления автомобилей с ДВС. Дело в том, что для решения управляемости первых авто была позаимствована разработка, которая до того применялась на паровых повозках.

Сам механизм был разработан инженером из Франции – Онесифором Пеккёром в 1825-м году. Работу над проскальзывающим колесом в машине продолжил Фердинанд Порше. При сотрудничестве его компании вместе с ZF AG (Friedrichshafen) был разработан кулачковый дифференциал (1935 год).

Массовое применение LSD-дифференциалов началось, начиная с 1956 года. Технологией пользовались все автопроизводители, так как она открывала новые возможности для четырехколесного транспорта. За основу дифференциала был взят редуктор с планетарной передачей. Простой редуктор состоит из двух шестерен, которые имеют разное количество зубьев одинакового размера (для постоянного зацепления).

Когда вращается большая шестеренка, меньшая выполняет больше оборотов вокруг своей оси. Планетарная модификация обеспечивает не только передачу крутящего момента на приводную ось, но и преобразует его так, чтобы скорости ведущего и ведомого валов были разными. Помимо обычно шестеренчатой передачи в планетарных редукторах применяется несколько дополнительных элементов, которые взаимодействуют с тремя основными.

Дифференциал использует весь потенциал редукторов планетарного типа. Благодаря тому, что такой механизм имеет две степени свободы и позволяют менять передаточное число, такие механизмы оказались эффективными для обеспечения стабильности ведущих колес, вращающихся с разной скоростью.

Предназначение дифференциала автомобилей

позволяет ведущим колёсам вращаться с разными угловыми скоростями;
неразрывно передаёт крутящий момент от двигателя на ведущие колёса.

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

Простейший дифференциал имеет одну яркую «особенность», благодаря которой он категорически не подходит для сложных, экстремальных дорожных ситуаций. Когда у ведущих колес 100% сцепление с дорогой, то все будет идти хорошо и дифференциал будет исполнять свою функцию просто идеально, но стоит одному из колес попасть в ситуацию когда оно (шина) потеряет сцепление с дорогой, или попадет на другой тип грунта или на лед, то начнет вращаться именно то колесо, которое потеряло сцепление, а противоположенное стоящее на более цепком грунте просто останется неподвижным.

Не вдаваясь в сами нюансы работы механизма можно просто констатировать факт, что дифференциал не меняет свой крутящий момент, он просто перераспределяет мощность между колесами и такая мощность будет всегда больше на том именно колесе, которое вращается быстрее.

При пробуксовке колеса сопротивление его и крутящего момента будет минимальным, а значит чрезвычайно малым будет и крутящий момент передающийся с самого двигателя непосредственно на колесо, а значит и на противоположенном колесе этот крутящий момент будет ему соответствовать, то есть он будет минимальным. 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.

Преимущества и недостатки

Основное преимущество дифференциала – это то, что он дал возможность выполнять повороты. Скорость движения каждого колеса на ведущей оси подстраивается под дорожную ситуацию совершенно автоматически, без участия водителя, так что безопасность и маневренность транспортного средства выросли в десятки раз после внедрения этого механизма. Сегодня дифференциал той или иной конструкции используется во всех видах автомобильного транспорта.

Еще одно преимущество – довольно высокая надежность узла. Планетарная передача выдерживает большие нагрузки, а особенности некоторых типов дифференциала еще дополнительно повышают его мощность и стойкость к износу.

Основным недостатком можно назвать необходимость использовать механизм блокировки, чтобы автомобиль мог двигаться и по льду, и по сложным дорогам. Ручная, автоматическая или электронная – любой тип блокировки должен применяться обязательно, а это означает, что появляется дополнительный механизм, который может выйти из строя. И, конечно, нельзя забывать о контроле за техническим состоянием узла.

Это еще один узел, в котором нужно менять масло, хоть и не часто, и отслеживать износ деталей. И, кстати, о необходимости этой процедуры многие автовладельцы забывают.

Устройство и принцип работы

С технической точки зрения дифференциал устроен достаточно просто, но при этом он способен выдерживать огромные нагрузки. Что внутри этого узла и как он работает?

По своему типу это планетарный редуктор со всеми необходимыми элементами.

Шестерня главной передачи – подает вращение от КПП на дифференциал.
Ведомая шестерня связана и с главной передачей, и с шестернями-сателлитами.
Сателлиты – закреплены в «чашке» ведомой шестерни, так что вращаются вместе с ней.
Шестерни полуосей – соединены с сателлитами и не контактируют с остальными элементами дифференциала.

Как это работает, детально показано на видео-ролике ниже.

От КПП выходит вал главной передачи, от которого вращение передается на ведомую шестерню.
Ведомая шестерня и скрепленная с ней «чашка» (водило) принимают крутящий момент.
Вращаясь, ведомая шестерня и чашка приводят в движение шестерни-сателлиты.
Сателлиты, в свою очередь, передают вращение на полуоси.
При равной нагрузке на полуоси (когда автомобиль движется по прямой дороге с равномерным покрытием) сателлиты не вращаются. Работает только ведомая шестерня, в чашке которой закреплены сателлиты, и они описывают обороты вместе с ней, при этом не совершая вращения вокруг своей оси. Таким образом, момент вращения распределяется на полуоси поровну, 50:50.
Когда автомобиль поворачивает и одно из колес должно замедлить, а второе – ускорить движение, сателлиты приходят в движение. За счет конической зубчатой передачи они, вращаясь, замедляют одну полуось и ускоряют вторую. Другими словами, перераспределяют момент вращения в нужной пропорции, вплоть до 0:100 без потери усилия.
При пробуксовке одного колеса включается механизм блокировки, без которого на то колесо, которое вращается быстрее, ушел бы весь момент вращения. Без блокировки автомобиль останавливается при попадании хотя бы одного колеса на скользкую поверхность.

Схема работы дифференциала

Существует две разновидности подобных механизмов – это симметричный и несимметричный дифференциал. Первая модификация способна передавать крутящий момент на полуоси в равной степени. На их работу не влияют угловые скорости ведущих колес.

Вторая модификация обеспечивает регулировку крутящего момента между колесами ведущей оси, если они начинают вращаться с разной скоростью. Нередко такой дифференциал устанавливается между осями полноприводного транспорта.

Подробней о режимах работы дифференциала. Механизм по-разному срабатывает при таких ситуациях:

Машина прямо едет;
Автомобиль выполняет маневр;
Ведущие колеса начинают буксовать.

При прямолинейном движении

Когда машина едет прямо, сателлиты просто являются связующим звеном между осевыми шестернями. Колеса автомобиля вращаются с одинаковой скоростью, поэтому чашка вращается, как единая труба, которая соединяет обе полуоси. Крутящий момент распределяется между двумя колесами равномерно. Обороты колес соответствуют оборотам ведущей шестерни.

При повороте

В повороте, а это обычный режим работы дифференциала, поскольку идеальных прямых в природе не существует, одно из колёс всегда будет вращаться быстрее. Сателлиты придут в движение относительно своих осей, но связь между полуосевыми шестернями и корпусом не утратят. То есть момент продолжит передаваться от корпуса к колёсам, причём всё в том же соотношении 50/50.

Это очень любопытно рассмотреть с точки зрения мощности. Момент одинаков, а скорость у внешнего от поворота колеса больше, то есть и мощность на него передаётся пропорционально большая. И это неудивительно, так как чем больше скорость, тем выше потери, которые компенсируются добавкой мощности. При этом ни малейших помех вращению колёс с разной скоростью создаваться не будет, в отличие от жёсткой связи.

При пробуксовке

Гораздо менее приятно дела обстоят в том случае, когда одно из колёс попало на относительно скользкий участок дороги и сорвалось в пробуксовку при разгоне. Сцепления с дорогой нет, а значит момент сопротивления покрытия резко падает. Но этот момент всегда равен тяговому, это закон физики. Значит и тяговый момент упадёт.

Свободный симметричный дифференциал делит тягу пополам между колёсами. Всегда 50/50. То есть при падении момента на одном до нуля, на втором он обнулится автоматически. Автомобиль начнёт терять скорость, а если речь идёт о трогании с места на льду или жидкой грязи, то он просто там и останется, не сумев выехать из засады. В этом главный недостаток свободного дифференциала.

Он может передать усилие только то, которое способно переварить колесо, находящееся в худших условиях. Даже если второе будет на сухом чистом асфальте, автомобиль никуда не поедет. Вся энергия уйдет на быстрое и бесполезное вращение буксующего колеса.

Виды дифференциалов

За годы эволюции это устройство менялось и совершенствовалось. Так что теперь в автомобилестроении используют различные виды дифференциалов, в зависимости от того, на какие нагрузки рассчитан автомобиль, для каких дорожных условий предназначен, какую цель ставили перед собой конструкторы.

По особенностям конструкции различают конический, цилиндрический и червячный типы. Название зависит от того, какой тип передачи используется для вращения полуосей. В настоящее время самый распространенный вид – конический.
По распределению усилия на полуоси различают симметричный и несимметричный. В первом случае количество зубцов на шестернях равное, получаем симметричное распределение вращения. При неравном количестве зубцов усилие распределяется несимметрично, что выгодно для внедорожников высокой проходимости.

Виды блокировки дифференциала. Система блокировки разрабатывалась для внедорожников, для которых пробуксовка любого колеса означает полную остановку автомобиля. На видео, ниже, подробно рассказано о системах блокировки.

Существует три основных типа блокировки.

Ручная блокировка дифференциала – это система, при которой водитель самостоятельно включает и выключает блокировку по своему усмотрению. Возле водительского места находится рычаг или кнопка управления блокировкой, с помощью которых принудительно останавливается вращение сателлитов вокруг свой оси. Фактически, дифференциал начинает работать так же, как при движении по прямой, распределяя усилие на обе полуоси поровну. При этом ухудшается управляемость, ведь повороты с заблокированным дифференциалом выполнить крайне сложно.
Автоматическая блокировка или самоблокировка – система, которая облегчает управление автомобилем, снимая с водителя необходимость самостоятельно блокировать дифференциал. Самоблокирующийся тип называют еще дифференциалом повышенного трения.
Электронная блокировка – это, по сути, имитация работы дифференциала, используемая в антипробуксовочных электронных системах. При необходимости забуксовавшее колесо принудительно замедляется тормозом, после чего дифференциал перераспределяет усилие, давая больше нагрузки на вторую полуось, которая имеет лучшее сцепление с дорогой.

Самоблокирующийся делятся на два основных типа:

Тип Torque – блокировка, срабатывающая от разницы крутящего момента на полуосях. При пробуксовке срабатывают гасители скорости, подтормаживающие ту полуось, скорость вращения которой выше.
Тип Speed Sensitive – блокировка с помощью вискомуфты, которая срабатывает, если одна из полуосей движется быстрее другой.

На сегодняшний день существует несколько видов дифференциалов, используемых в современных автомобилях.

Квайф (Quaife) – самая простая конструкция, главной особенностью которой является использование нескольких пар сателлитов, сцепляющихся между собой попарно. Благодаря возникающим силам трения механизм автоматически подстраивается под дорожные условия, правильно распределяя момент вращения при поворотах и пробуксовке.
Вискомуфта – устройство блокировки, основанное на применении жидкости с переменной вязкостью. Чем выше скорость ее перемешивания (соотношение скоростей вращения левой и правой полуосей), тем выше вязкость жидкости, вплоть до полной блокировки контактных дисковых блоков. Вискомуфта устанавливается на кроссоверы и легковые автомобили, то есть она не рассчитана на условия жесткого бездорожья.
Дисковая блокировка – конструкция с дополнительными коническими шестернями, муфтами и дисками. При разнице в скорости вращения полуосей разъединяются стыки между шестернями и система блокируется, после чего скорости вращения полуосей выравниваются.
Полная блокировка (кулачковая) – это тип с ручной блокировкой из салона автомобиля. Несмотря на некоторые неудобства его продолжают использовать во внедорожниках и есть много поклонников именно этого типа блокировки.
Торсен (Torsen) – агрегат комбинированного, коническо-червячного типа. Это один из самых мощных и надежных типов механизма, используемый для условий жесткого бездорожья. Принцип его работы подробно описан на видео, ниже.

Типы дифференциалов

Если автомобиль имеет одну ведущую ось, то он будет оснащен межколесным дифференциалом. В полноприводном ТС используется межосевой дифференциал. На переднеприводных машинах такой механизм также называется передний дифференциал, а модели в заднеприводных авто называются задним дифференциалом.

Данные механизмы распределяются на три категории по типу зубчатых передач:

Конический дифференциал;
Червячный дифференциал;
Цилиндрический дифференциал.

Различаются они между собой формой главной и осевых шестерен. Конические модификации устанавливаются в переднее- и заднеприводных машинах. Цилиндрические применяются в полноприводных моделях, а червячные подходят для любых типов трансмиссий. В зависимости от модели автомобиля и дорожной обстановки, в которой эксплуатируется транспортное средство, полезными окажутся следующие типы дифференциалов:

Механическая блокировка;
Самоблокирующийся дифференциал;
Электроблокировка.

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.

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.

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.

Электроблокировка

Такие дифференциалы связаны с электроникой автомобиля. Они считаются самыми дорогими, так как имеют сложное строение и привод блокировки. Данный механизм связан с ЭБУ автомобиля, который получает данные от систем, следящих за вращением колес, например, ABS. В некоторых автомобилях можно отключить автоматическую блокировку. Для этого на панели управления имеется специальная кнопка.

Преимущество электронных вариантов в том, что они позволяют установить несколько степеней блокировки. Еще один плюс таких механизмов в том, что они отлично помогают справиться с избыточной поворачиваемостью. В таких моделях крутящий момент подается на шестерню полуоси, которая вращается с меньшей скоростью.

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.

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.

Неисправности

Свободный дифференциал достаточно надёжен и сам не сломается. Но его очень часто ломает водитель своими паническими действиями при буксовании автомобиля. Дело в том, что шестерёнки дифференциала работают на подшипниках скольжения, причём самых простейших. Они не рассчитаны на долгое и тяжёлое вращение под нагрузкой, когда крутится только одно колесо.

Антифрикционные шайбы перегреваются, зубья изнашиваются, появляются люфты и стуки, а при резкой остановке колеса, внезапно попавшего на асфальт после раскрутки, ломаются оси сателлитов и шлицевые соединения.

Ремонт чаще всего заключается в замене коробки дифференциала в сборе. Иногда можно поставить ремкомплект из шестерён и пальца с новыми регулировочными шайбами. Совсем редко обходятся только регулировкой подбором шайб.

Обслуживание

ТО исправного дифференциала сводится к замене масла в редукторе или раздатке. Никаких регулировочных или иных сервисных операций не предусмотрено, только ремонт при износе и поломках. На самоблоках иногда потребуется восстановить величину предварительного натяга подбором пакета пружинных шайб.

Обычно все дифференциалы повышенного трения требуют применения специального масла типа LSD (Limited Slip), но сейчас лучшие универсальные масла уже обладают подобными свойствами, о чём указано на этикетке. В любом случае, лучше руководствоваться инструкцией изготовителя конкретного изделия.

Безопасность

Межколесный дифференциал предназначен для обеспечения безопасной и комфортной езды на дорогах различного предназначения. Некоторые недостатки рассматриваемого механизма, указанные выше, проявляются при опасном и агрессивном маневрировании по бездорожью. Следовательно, если на машине предусмотрен привод ручного блокиратора, эксплуатировать ее необходимо исключительно в соответствующих условиях.

Скоростные машины использовать без указанного механизма весьма затруднительно и небезопасно, особенно на высоких скоростях по шоссе.

Что такое дифференциальный механизм в автомобилях?

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

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

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

Как работает этот механизм?

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

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

По сути, дифференциал — это отношение угловой скорости шестерни, которая дает вход, к выходному передаточному числу. Вы можете легко рассчитать дифференциальное передаточное отношение непосредственно по количеству зубьев на шестернях зубчатой передачи. Мы объясняем работу дифференциального механизма на следующей диаграмме.

Посмотрите, как работает дифференциальный механизм:

Подробнее: Что такое задний привод?>>

сообщите об этом объявлении

О компании CarBikeTech Team

CarBikeTech — технический блог. Члены команды CarBikeTech имеют более чем 20-летний опыт работы в автомобильной сфере. Команда CarBikeTech регулярно публикует специальные технические статьи об автомобильных технологиях.

Что такое дифференциал? — Типы, работа, детали, схема

Что такое дифференциал? — Дифференциал представляет собой зубчатую передачу, состоящую из трех валов, которые обладают тем свойством, что скорость вращения одного вала является средней скоростью других или фиксированным кратным этой средней.

Содержание страницы

Что такое дифференциал?

Что такое дифференциал

Дифференциал позволяет каждому заднему колесу вращаться с разной скоростью. Во время поворота, но в то же время, он передает равный крутящий момент на каждое колесо, когда оба колеса имеют одинаковое сцепление с дорогой.

Система шестерен в дифференциале устроена таким образом, что соединяет карданный вал с задней осью. Разница в слове предназначена для обеспечения относительного движения задним колесам.

Необходимость дифференциала

Дифференциал позволяет неуправляемым колесам вращаться с разной скоростью, чтобы автомобиль мог проходить повороты без чрезмерного износа шин.

Колесо внутри поворота перемещается на меньшее расстояние по сравнению с внешним колесом. Если ось не позволяет колесам вращаться независимо друг от друга, шина одного колеса будет тянуться по земле.

Детали дифференциала

Ведущая шестерня или коническая шестерня
Зубчатый венец или коронное колесо
Корпус дифференциала
Боковая шестерня дифференциала или Солнечная шестерня
Шестерни дифференциала или планетарные шестерни
Полуоси или полуоси
Вал-шестерня или поперечный штифт или крестовина

Работа дифференциала

Входной крутящий момент передается на зубчатый венец через ведущую шестерню, которая заменяет весь корпус дифференциала. Корпус дифференциала соединен с обеими боковыми шестернями дифференциала только через шестерни дифференциала.

Крутящий момент передается на боковые шестерни дифференциала через шестерни дифференциала. Шестерни дифференциала вращаются вокруг оси корпуса дифференциала, приводя в движение боковые шестерни дифференциала.

Когда автомобиль движется по прямой дороге, сопротивление обоих колес одинаково, и зубчатый венец, корпус дифференциала, ведущая шестерня дифференциала и две шестерни дифференциала заменяются как единое целое.

Это приводит к тому, что боковые шестерни вращаются с той же скоростью, что и зубчатый венец, заставляющий оба ведущих колеса вращаться с одинаковой скоростью. Шестерни дифференциала вращаются без вращения вокруг своей оси, и оба колеса вращаются с одинаковой скоростью.

Если встречается левая боковая шестерня дифференциала (когда транспортное средство движется по криволинейной траектории), шестерня дифференциала вращается, а также пробуксовывает, что позволяет левой шестерне дифференциала замедляться в сторону правого дифференциала. Это заставляет внешнее колесо вращаться быстрее, чем внутреннее колесо.

Конструкция дифференциала

На рисунке показаны основные части дифференциала, используемого в заднеприводных автомобилях. Небольшая коническая шестерня, называемая боковой шестерней дифференциала, установлена на внутренних концах каждой оси.

Две конические шестерни, соединенные вместе, соединяют ведущий и ведомый валы под углом 90°. Корпус дифференциала связан с двухколесными мостами и полуосями дифференциала.

Корпус дифференциала имеет подшипники, которые вращают две полуоси. Затем к корпусу дифференциала подходят две шестерни и поддерживающий их вал, называемый валом-шестерней.

Затем вал-шестерня входит в зацепление с двумя боковыми шестернями дифференциала, соединенными с внутренними концами полуосей.

Зубчатый венец перемещается к фланцу на картере дифференциала. Зубчатый венец вращает корпус дифференциала. Ведущая шестерня соединяется с корпусом дифференциала, называемым корпусом дифференциала или держателем.

Приводной вал соединяется с ведущей шестерней с помощью универсального шарнира и входит в зацепление с зубчатым венцом. Следовательно, ведущая шестерня вращается, когда водитель поворачивает вал. Таким образом, зубчатый венец вращается.

Типы дифференциального

Обычный дифференциал или открытый дифференциал
Дифференциал повышенного трения (самоблокирующийся дифференциал или блокировка дифференциала)
Нескользящий дифференциал
Двухступенчатый дифференциал

1. Обычный дифференциал

Обычный дифференциал, показанный на рисунке, представляет собой графическое изображение дифференциала. Принцип работы такой же, как описано выше.

2. Дифференциал повышенного трения

Стандартный дифференциал хорошо работает в большинстве ситуаций. на очень скользких дорожных покрытиях, таких как заснеженные или грязные дороги, недостаток движущей силы, называемой силой тяги, может привести к проскальзыванию задних колес, поскольку стандартный дифференциал будет приводить в движение колеса с наименьшим сцеплением.

Если одно ведущее колесо находится на сухой дороге, а другое — на заснеженной или грязной дороге, зубчатый венец и корпус дифференциала будут приводить в движение ведущую шестерню. Но шестерни не будут приводить в движение обе боковые шестерни.

Когда шестерни движутся мимо картера дифференциала, они будут двигаться вокруг боковой шестерни, соответствующей колесу на сухой дорожке. Это приводит к тому, что шестерни приводят в движение проскальзывающее колесо, и автомобиль не движется.

Стандартный дифференциал передает почти всю мощность двигателя на буксующее колесо. Этой проблемы можно избежать, используя блокировку дифференциала. Блокировка дифференциала преодолевает проблемы с сцеплением, посылая одинаковую мощность на оба колеса, обеспечивая при этом нормальный поворот автомобиля.

Следовательно, боковые шестерни толкаются напротив упорных шайб. За счет этого обороты задней полуоси приближаются к картеру дифференциала из-за трения между полуосью и упорными шайбами. Таким образом, это называется эффектом ограниченного проскальзывания.

Типы самоблокирующегося дифференциала

I. Дифференциал диска сцепления

В дифференциале диска сцепления используется несколько фрикционных дисков, которые аналогичны небольшим ручным дискам сцепления. Основное различие между этим дифференциалом повышенного трения и стандартным дифференциалом заключается между боковой шестерней пакета сцепления и корпусом дифференциала.

Фрикционные диски сцепления изготовлены из стали, покрытой фрикционным материалом. Диски сцепления изготовлены из стали. Диски и пластины поочередно насажены на боковую шестерню и входят в канавки на корпусе дифференциала. Канавки на дисках или пластинах предназначены для лучшего захвата мощности.

Шестерня, боковая шестерня и другие детали аналогичны стандартному дифференциалу. Дифференциал повышенного трения состоит из двух частей, что позволяет снимать пакет сцепления. Диски и пластины приводятся в действие пружинами предварительного натяжения и механическим давлением ведущей шестерни на боковую шестерню.

Поскольку ведущая и боковая шестерни являются коническими шестернями, их зубья пытаются выйти из зацепления, когда дифференциал передает крутящий момент двигателя. Это создает толкающее действие на боковые шестерни и вынуждает их двигаться наружу к картеру дифференциала.

Внешнее давление боковых шестерен прижимает фрикционные диски и стальные пластины между боковой шестерней и картером. Всякий раз, когда диски и пластины прижимаются друг к другу, шлицевые и зубчатые соединения (т. е. выступы входят в канавки) обеспечивают сцепление боковой шестерни и корпуса дифференциала.

Когда автомобиль движется прямо, дифференциал диска сцепления работает аналогично стандартному дифференциалу. Задние колеса и корпус дифференциала вращаются с одинаковой скоростью. Пакеты сцепления применяются, но не требуются.

Когда автомобиль совершает поворот, более высокий крутящий момент из-за того, что внешнее колесо вращается быстрее, чем корпус, и вызывает проскальзывание пакета сцепления. Это позволяет дифференциалу работать так же, как стандартный дифференциал при выполнении поворотов.

Диски и пластины скользят друг относительно друга. Диски крутятся с боковыми шестернями, с поворотами пластинчатого корпуса, которые допускают разные скорости вращения между корпусом и боковыми шестернями. Поэтому задние колеса вращаются с разной скоростью.

II. Конусный дифференциал сцепления

Это другая версия самоблокирующегося дифференциала. Вместо пакетов фрикционов используются конусы с фрикционной накладкой. В коническом дифференциале используется конусообразная муфта, которая входит в зацепление с соответствующим конусообразным гнездом.

Действие такое же, как и у дифференциала с диском сцепления. Пружина предварительного натяжения и давление бокового зубчатого колеса заставляют конус войти в выпуклое углубление в корпусе дифференциала.

Трение пытается заблокировать конус. Следовательно, боковая передача передает мощность на колесо с наибольшим сцеплением. И для диска сцепления, и для конусного дифференциала требуется специальное трансмиссионное масло с ограниченным проскальзыванием.

Использование обычного трансмиссионного масла в дифференциале повышенного трения вызовет проскальзывание и вибрацию дисков и пластин или конусов во время поворота.

3. Нескользящий дифференциал

Этот дифференциал является регулятором крутящего момента. Возможна предварительная загрузка системы. Итак, дифференциал действует по результирующим моментам. Предварительная нагрузка может регулироваться.

Преимущества нескользящего дифференциала

Максимальное сцепление при любом уровне сцепления
Уменьшается расход топлива.
Уменьшается износ шин.

Комфортное вождение.
Обеспечение постоянной скорости привода.
Уменьшается недостаточная поворачиваемость в поворотах.

4. Дифференциал с двумя редукторами

В бортовых передачах имеется одноступенчатый редуктор. Это единственная редукторная передача в максимальных автомобилях и легковых автомобилях, а также в некоторых грузовиках средней грузоподъемности между карданным валом и колесами.

Конечные редукторы с двойным редуктором используются для грузовых автомобилей большой грузоподъемности. При таком расположении нет необходимости иметь большое зубчатое колесо для достижения требуемого передаточного числа.

Первая редукторная передача представляет собой одиночную фиксированную редукторную главную передачу с помощью шестерни и зубчатого венца. Вторичная шестерня расположена на валу первичного зубчатого венца.

Понижение второй шестерни является результатом того, что вторичная шестерня плотно соединена с первичной зубчатой передачей и приводит в движение более крупную косозубую шестерню, прикрепленную к картеру дифференциала.

Двухступенчатые бортовые редукторы могут быть разработаны для транспортных средств, таких как 5-тонные грузовики. В большинстве коммерческих автомобилей такого размера используется одноступенчатая или двухступенчатая коробка передач.

⭐ Читать дальше статьи :

Однодисковое сцепление – типы, работа, схема
Что такое передний мост? – Типы, функция, схема
Что такое дифференциал? — Типы, рабочие, детали, схема
Что такое универсальный шарнир? — Функция, типы, работа, схема
Что такое центробежная муфта? — Детали, рабочие, схема

Часто задаваемые вопросы

Что такое Дифференциал?

Дифференциал – это набор шестерен, которые передают мощность двигателя на колеса, позволяя им вращаться с разной скоростью. При заднем приводе (RWD) дифференциал находится между задними колесами, которые связаны с трансмиссией карданным валом.

Какие бывают типы дифференциалов?

1. Открытый дифференциал
2. Блокируемый дифференциал
3. Активный дифференциал
4. Самоблокирующийся дифференциал
5. Механический самоблокирующийся дифференциал
6. Сварной дифференциал
7. Вязкостной самоблокирующийся дифференциал
8. Дифференциал с вектором крутящего момента
9. Дифференциал Torsen

Из каких частей состоит дифференциал?

1. Ведущая шестерня или коническая шестерня
2. Зубчатый венец или зубчатый венец

Какова функция дифференциала?

Функция дифференциальной системы передач, позволяющая различным ведущим колесам (приводимым в движение двигателем) вращаться с разными скоростями на одной оси, например, при повороте автомобиля.

Что такое дифференциал EGerodisc?

В этой дифференциальной системе героторный насос создает гидравлическое давление под действием дифференциального действия. Клапан регулирования давления модулирует давление, приложенное к поршню, чтобы сжать пакет фрикционов и обеспечить требуемый крутящий момент.

Что такое героторный насос?

Геротор работает за счет гидравлического сжатия пакета сцепления.