Назначение дифференциала автомобиля: устройство, неисправности и методика выбора |

Назначение дифференциала автомобиля. Суть его работы

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

Что это такое?

Дифференциал — это механизм, позволяющий колёсам ведущей оси вращаться с разными скоростями и одинаковым, подводящимся к ним, крутящим моментом. В трансмиссии с одной ведущей осью дифференциал устанавливается между приводами колёс (межколёсный). В полноприводных авто он может находиться между ведущими осями (межосевой).

Произведение силы тяги на радиус колеса даёт тот крутящий момент, который дифференциал должен передать на колёса. Когда сцепление с дорогой слабое или одно колесо вывешено, крутящий момент и сила тяги на колесе очень малы или отсутствуют, автомобиль не сможет продолжить движение. Это особенность дифференциала с коническими шестернями, получившего широкое распространение.

Этот вид дифференциала называют симметричным, так как он поровну распределяет крутящий момент между колёсами.

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

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

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

Существует несколько видов дифференциалов.

Дифференциал с полной блокировкой

Принудительная блокировка дифференциала используется в основном на внедорожниках и грузовых машинах, для улучшения проходимости на бездорожье. Включается с помощью клавиши в салоне, по мере необходимости. Очень важно отключить блокировку при выезде на сухой грунт, во избежании поломки полуосей.

Пример — блокировка межосевого дифференциала на ВАЗ-2121. Приводится в действие водителем принудительно. Угловые скорости колёс здесь всегда равны, что противоречит условиям движения автомобиля по кривой, приводит к износу резины и ухудшению управляемости по твёрдому покрытию.

Вискомуфта

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

Принцип работы вискомуфты основан на особых свойствах специальной силиконовой жидкости: при повышении температуры ее вязкость не понижается, как, например, у масла, а повышается. Вискомуфта представляет собой цилиндр, заполненный силиконовой жидкостью. Внутри его находится пакет из перфорированных дисков, соединенных через один соответственно с ведущим и ведомым валами.

В полноприводной трансмиссии при нормальных условиях движения валы вращаются примерно с одинаковой скоростью: входной – под действием крутящего момента от основного ведущего моста, а выходной вращают колеса, с которыми он соединен. При буксовании колес основного ведущего моста входной вал вращается быстрее выходного (машина практически стоит), жидкость нагревается от трения о диски, и муфта начинает передавать больший момент на выходной вал.

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

Торсен

От англ. TORQUE — крутящий момент и «SENSING» — чувствительный, то есть чувствительный к крутящему моменту . Сателлиты расположены в корпусе перпендикулярно его оси, объединены между собой попарно с помощью прямозубого зацепления, а с полуосевыми шестернями связаны червячным зацеплением. В повороте полуосевая шестерня, связанная с отстающим колесом, поворачивает входящий с ней в зацепление сателлит, он, в свою очередь, вращает второй сателлит и шестерню полуоси.

Такой жесткой кинематической связью колёсам автомобиля обеспечивается возможность вращаться с разной скоростью. Силы трения, возникающие в червячном зацеплении от разности моментов на колёсах, осуществляют блокировку дифференциала. Недостаток конструкции – сложность изготовления, сборки агрегата в целом и ремонта.

Квайф

Сателлиты расположены в два ряда параллельно оси вращения корпуса. Причём они крепятся не на осях, а находятся в закрытых с обеих сторон отверстиях корпуса. Правый ряд сателлитов (их может быть от 3 до 5) входит в зацепление с правой шестерней полуоси, левый — с левой. Кроме того, сателлиты из разных рядов зацепляются между собой через один.

Когда одно из колёс начинает отставать, связанная с ним полуосевая шестерня начинает вращаться медленнее корпуса дифференциала и поворачивать входящий с ней в зацепление сателлит. Он передаёт движение связанному с ним сателлиту, а тот в свою очередь, на полуосевую шестерню. Так обеспечиваются разные обороты колёс в повороте.

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

Здравствуйте друзья читатели! Поговорим о механизме, который есть и будет на каждом автомобиле – дифференциал. Что такое дифференциал в автомобиле и зачем нужен? Дифференциал нужен для оптимального распределения крутящего момента при поворотах и маневрировании, когда колеса начинают крутиться с разными угловыми скоростями.

Дифференциал, как я думаю о нем, должен писаться с большой буквы. Он являет собой самый первый сложный шестеренчатый механизм, изобретенный на заре автомобилестроения. Поняв его и испытав восторг от человеческого гения, который смог так просто решить важную проблему, ты убедишься что сути-то он прост как пять копеек, а какую задачу решил!

О нем особо никто теперь не думает, он есть — да и есть, и должен быть всегда. Привыкли. А ведь без него нет ни одного автомобиля. Это важнейший элемент трансмиссии!

Где расположен дифференциал:

• на заднеприводном автомобиле в картере моста, и совмещен с шестерней главной передачи;
• на переднеприводном, тоже совмещен с главной передачей и как правило в одном картере с ;
• на они присутствуют и в переди, и сзади, и совмещены с главными передачами;
• так же, в полноприводных автомобилях внедорожниках и , для оптимального распределение крутящего момента на все колеса, добавляется третий дифференциал и устанавливается между осями в раздаточной коробке.

Те дифференциалы, которые работают на ведущих колесах называют межколесными, а дифференциалы, распределяющие моменты между осями автомобиля – межосевыми.

Принцип работы дифференциала построен на идее планетарного редуктора. В зависимости от использования вида шестерен, дифференциалы бывают следующих видов: цилиндрические, конические, червячные.

Дифференциал конический, как правило применяют в межколесных дифференциалах. Цилиндрический распространен, ввиду его конструктивной простоте, в межосевых дифференциалах. Червячный признан как универсальный и самый тихий в работе, хотя самый сложный в изготовлении, применяется и в межколесных и в межосевых.

Устройство дифференциала автомобиля

Рассмотрим устройство дифференциала автомобиля. Все дифференциалы имеют один и тот же принцип – принцип планетарного редуктора. То есть имеют полуосевые шестерни и бегущие по ним, шестерни – сателлиты.

Корпус (чашка дифференциала) принимает крутящий момент от шестерни главной передачи, чарез оси сателлитов и сами шестерни-сателлиты и передает на полуосевые шестерни.

Сателлитов может быть два или четыре в коническом дифференциале, это зависит от мощности автомобиля.

В конических и червячных дифференциалах из ровно в два раза больше, это связано с конструктивной особенности такого типа дифференциалов. Пары сателитов распределяется каждый на свою полуосевую шестерню.

Полуосевые шестерни, в планетарке их еще называют светлым название «солнечные шестерни», передают уже крутящий момент на колеса. Левые и правые полуосевые шестерни могут иметь разное количество зубьев, такие дифференциалы называют несимметричные. Нессиметричные дифференциалы, соответственно, имеют и пары сателлитов с разным количеством зубов (рассмотрите внимательно конический дифференциал на чертеже выше).

Несмотря на ассиметричность, дифференциалы работают так же как и симметричные, и та или иная идея конструкторов по компоновке этих механизмов обусловлена лишь соображениями компактности и конструктивной необходимости.

Работа дифференциала

Работа межколесного дифференциала характеризуюется тремя режимами:

1. движение по прямой;
2. работа в поворотах;
3. в условиях скользкой дороги.

При движении прямо, силы распределяются поровну на каждое колесо, крутящий момент через корпус передается на сателлиты. Сателлиты не вращаются на своих осях, соответственно полуоси вращаются с равными угловыми скоростями.

В повороте же начинает работать дифференциал, то есть выполнять работу, для которой он и был создан. Внутренне колесо начинает бежать по меньшему радиусу, а внешнее по большому, угловые скорости на полуосевых шестернях начинают меняться. Сателлиты начинают вращаться вокруг своих осей, которые увеличивают скорость внешней шестерни полуоси, бегущего по внешнему радиусу колеса и уменьшать угловую скорость внутренней шестерни, полуось и колесо, бегущего по внутреннему радиусу.

Суммы частот вращения полуосевых шестерен всегда соответствуют частоте вращения ведомой шестерни главной передачи. Поэтому при повороте тяга на колеса всегда одинаковая и никогда не происходит пробуксовки внутреннего колеса, при условии равного сцепления колес с дорогой.

Если же автомобиль попадает в условия скользкой дороги, то колесо у которого меньшее сцепление начинает пробуксовавать, вращаться быстрее, а то колесо у которого сцепление с дорогой больше, просто перестает вращаться и по сути дела автомобиль просто будет стоять на месте с одним вращающемся колесом.

Это тот минус дифференциала, который обусловлен его конструкцией.

Бороться с таким явление можно, и конструкторы придумали блокировку дифференциала. Но об этом в другой статье.

Спасибо за внимание! Переходите в другую статью, там наверняка вы найдете много для себя полезного. И поделитесь с друзьями в соц.сетях.

В конструкции современных автомобилей есть ряд узлов и агрегатов, которые являются обязательными для всех их марок, моделей, видов и типов. К таковым относятся, прежде всего, двигатель, коробка переключения передач, тормозная система. В этот же список входит и дифференциал.

Дифференциал есть в любой машине, причем в некоторых машинах этих узлов установлено несколько. О том, что такое дифференциал в автомобиле, какую роль он играет и каких разновидностей бывает, хорошо известно опытным автомобилистам. Тем же людям, которые являются пока только начинающими автолюбителями, наверняка будет полезно об этом узнать.

Конический дифференциал автомобиля: 1 – карданный вал; 2 – полуось ведущего колеса;

Дифференциал представляет собой механизм, с помощью которого к колесам одной оси, вращающимся с различной скоростью, транслируется одинаковый крутящий момент. Кроме того, дифференциал используется для того, чтобы поровну распределять крутящий момент и между несколькими ведущими осями.

В основу конструкции любого автомобильного дифференциала положен принцип работы планетарного редуктора. В зависимости от того, какой именно тип передачи вращательного движения используется, различают такие виды дифференциалов, как:

• Конический;
• Цилиндрический;
• Червячный.

Между колесами, установленными на одной и той же оси, практически всегда устанавливается конический дифференциал. Дифференциал цилиндрический используется обычно в качестве межосевого, а червячный отличается универсальностью своего применения. Наиболее широкое распространение получили дифференциалы конического типа, которые установлены практически на всех автомобилях в качестве межколесных. Все их основные элементы имеются также в цилиндрическом и червячном дифференциалах.

Корпус конического дифференциала (его часто именую чашей) от главной передачи принимает крутящий момент и транслирует его на шестерни полуосей посредством так называемых сателлитов. Они выполняют функции планетарных шестерен, а что касается их количества, то, в зависимости от особенностей конструкции конкретного конического дифференциала их может быть от двух до четырех.

Если автомобиль движется по прямолинейной траектории сопротивление каждого из колес дороге одинаковое. При этом вращения сателлитов не происходит, а вращение полуосевих шестерен осуществляется с равными угловыми скоростями. В момент поворота одно из колес, то, что находится на внутренней стороне поворота, встречает большее сопротивление дороги, вращение ее полуосевой шестерни становится медленнее, сателлиты начинают вращаться. В результате этого скорость вращения внешнего колеса возрастает, но крутящий момент остается таким же, как и на колесе внутреннем.

При движении по скользкой дороге, когда одно колесо пробуксовывает и движется с меньшей скоростью, ситуация аналогична ситуации с поворотом, в результате чего автомобиль зачастую просто не может сдвинуться с места. Чтобы крутящий момент на одном или другом колесе был выше, используется блокировка дифференциала.

Разновидности автомобильных дифференциалов

Помимо конического, цилиндрического и червячного, существуют и успешно используются следующие разновидности дифференциалов: дифференциал с полной блокировкой, дифференциал Торсен, дифференциал Квайф, вискомуфта.

Дифференциал с полной блокировкой

Дифференциалы этого типа чаще всего используются на грузовиках и внедорожниках. Их блокировка включается и отключается непосредственно из салона с помощью специальной клавиши водителем. Они используются для повышения проходимости автомобилей.

Дифференциалы Торсен

Конструкция дифференциалов Торсен была разработана немецкой компанией Siemens. По сути дела, они представляют собой комбинации конических и червячных дифференциалов. Дифференциалы Торсен отличаются высокой эффективностью, однако они достаточно сложны в изготовлении и обслуживании.

Дифференциалы Квайф

Отличительной особенностью дифференциалов этого типа является то, что сателлиты в них располагаются параллельно оси вращения корпуса (чаши), причем в два ряда. Кроме того, при функционировании этих агрегатов образуются силы трения, которые при необходимости автоматически осуществляют блокировку, повышают проходимость и силу тяги автомобиля. Чаще всего дифференциалы Квайф используются для тюнинга легковых автомобилей и внедорожников.

Вискомуфта

Функционирование этот типа дифференциала основано на том же принципе, что и работа гидротрансформатора. Чаще всего вискомуфты используются в автомобилях с полным приводом и используются для того, чтобы обеспечивать связь передних колес с задними по следующему принципу: если одни из них проскальзывают, то крутящий момент транслируется на другие, за счет чего и решается проблема пробуксовки. Конструктивно вискомуфта представляет собой цилиндр, в которой находится погруженный в вязкую жидкость пакет металлических дисков, имеющих перфорацию, и соединенных с валами (как ведущим, так и ведомым). В зависимости от температуры вязкость жидкости меняется, на чем и основывается принцип работы этого агрегата.

Применение дифференциалов, их преимущества и недостатки

В тех автомобилях, которые имеют всего одну ведущую ось, устанавливается один дифференциал. Транспортные средства с двумя и более ведущими осями оснащаются дифференциалами, устанавливаемыми в каждую из них. В автомобилях с повышенной проходимостью, имеющих две ведущих оси, устанавливается три дифференциала: по одному на каждую из осей и один — между ними. В тех же транспортных средствах, которые имеют более двух ведущих осей, используются так называемые межтележечные дифференциалы.

Дифференциал выполняет две функции:

• передача энергии двигателя колёсам, позволяя им вращаться с разной скоростью;
• уменьшение передаточного числа от двигателя к колёсам;

Для чего нужен дифференциал.
Когда Вы поворачиваете, колёса автомобиля вращаются с разной скоростью. Вы, можете убедиться в этом посмотрев анимацию, там же, видно, что колёса проходят разный путь, колесо, которое движется по меньшему радиусу проходит меньший путь. Это также можно видеть из формулы, которая описывает длину окружности L=2*pi*r, меньше радиус — меньше путь. Заметим также, что траектория передних и задних колёс отличается.

Для переднеприводного автомобиля ведущие колёса передние, для заднеприводного соответственно задние. Ведущие колёса соединены друг с другом таким образом, что двигатель или трансмиссия могут вращать сразу оба колёса. Другая пара колёс, назовём их ведомыми, не связаны жёстко между собой и могут вращаться независимо друг от друга. Если бы на вашем автомобиле не было дифференциала, колёса вращались бы с одинаковой скоростью и поворачивать на таком авто было бы непросто. Одному колесу пришлось бы в таком случае скользить. При качестве современных дорог и шин, чтобы сделать это придётся приложить много усилий.

Дифференциал — это устройство, которое разделяет вращающий момент двигателя, позволяя каждому колесу вращаться с разной скоростью. Дифференциал применяется во всех современных машинах и грузовиках, а также во многих полноприводных машинах. В полноприводных автомобилях дифференциал ставится на переднюю и заднюю пару колёс, так как каждая пара является ведущей. Некоторое время полноприводные системы не имели дифференциала между передними и задними колёсами.

Открытый дифференциал.
Мы начнём с самого простого типа дифференциала название которого — открытый дифференциал.
Когда машина движется прямо по дороге, оба ведущих колеса вращаются с одинаковой скоростью. Ведущая шестерня вращает ведомое зубчатое колесо, на котором закреплены сателлиты. При движении автомобиля прямо ни один из сателлитов не вращается вокруг своей оси.
Заметим что количество зубцов на ведущем валу меньше чем на зубчатом колесе. Возможно, Вы слышали такой термин, как передаточное число заднего моста. Если передаточное число равно 4 к 10, это значит что число зубцов на ведущей шестерне относится к числу зубцов на зубчатом колесе как 4 к 10.
Когда автомобиль заворачивает колёса вращаются с разной скоростью.
На анимации выше можно видеть что при повороте сателлиты начинают вращаться, позволяя колёсам двигаться с разной скоростью.

Дифференциал и сцепление с дорогой.
Открытый дифференциал всегда создает одинаковый крутящий момент на каждое колесо.
Существует два фактора, которые определяют какой крутящий момент будет приложен к колесу:

• сцепление колеса с дорогой;
• мощность двигателя;

Когда дорога сухая и сцепление колеса с дорогой хорошее, вращающий момент, который будет приложен к колесу определяет двигатель и коробка передач. Если же сцепление колеса с дорогой плохое, предположим на льду, величина крутящего момента ограничится таким числом при котором колеса не будут проскальзывать. Таким образом, даже при достаточном вращающем моменте от двигателя, необходимо обеспечить хорошее сцепление с дорогой.

На тонком льду.
При управлении машиной на льду для того, чтобы колеса при старте не пробуксовывали, нужно трогаться со второй или даже с третьей передачи. При этом передается меньший вращающий момент на колеса.
А что будет если одно ведущее колесо будет на земле, а второе на льду? Возникает проблема на машине с открытым дифференциалом.
Надо помнить, открытый дифференциал передает одинаковый крутящий момент к обоим колесам. Максимальная величина крутящего момента будет ограничиваться моментом, который можно приложить к колесу, находящемуся на льду, а этот момент очень мал и колесо, имеющее хорошее сцепление с дорогой, получит такой же момент. В итоге автомобиль будет двигаться очень медленно.
Внедорожник.
Открытый дифференциал может создать много неудобств при движении по пересеченной местности. Если даже у машины все ведущие и установлен открытый дифференциал, она все равно может застрять. Если одно из передних или задних колес оторвется от земли и будет вращаться в воздухе и двигаться будет невозможно.
Решение этой проблемы — это дифференциал повышенного трения. Дифференциал повышенного трения используют различные механизмы для обеспечения нормальной разности скоростей. Когда одно из колес скользит этот крутящий момент передается другому колесу.
Вискомуфта.
Вискомуфта часто находит применение в полноприводных автомобилях. Она обычно применяется для соединения передней и задней пары колёс, при этом если передние начинают проскальзывать крутящий момент передаётся на задние колёса и наоборот.
Вискомуфта имеет два набора пластин внутри герметичного кожуха, который заполнен жидкостью, как показано выше. Каждый набор пластин соединён с валом. При нормальных условиях оба набора пластин в жидкости вращаются с одинаковой скоростью.
Когда одна пара колёс начинает вращаться быстрее, это свидетельствует о том, что колёса проскальзывают. Набор пластин соответствующих этому колесу начинает вращаться быстрее, но за счёт свойств жидкости скорости пластин задних и передних колёс выравниваются. Прикладывается более высокий крутящий момент на колёса, которые не скользят.

К примеру, когда у автомобиля происходит пробуксовка передних колёс, вискомуфта замыкается и передаёт момент на задний мост. Когда машина поворачивает разница скоростей меньше чем когда одно колесо проскальзывает. Чем быстрее вращаются диски относительно друг друга, тем больший крутящий момент передаёт вискомуфта. Муфта не мешает на поворотах, потому что величина крутящего момента во время поворота очень мала. Передача крутящего момента не будет происходить до тех пор, пока не начнётся скольжение. Простой опыт с яйцом поможет понять как работает вискомуфта. Если поставить яйцо на кухонный стол, скорлупа и желток будут неподвижны. Теперь если раскрутить яйцо, то желток будет стараться догнать скорлупу.
Чтобы доказать что желток вращается, остановим быстро яйцо, а затем снова отпустим — яйцо будет вращаться(если, конечно, оно не вкрутую). В этом эксперименте мы используем силу трения между скорлупой и желтком. В вискомуфте усилие прикладывается между жидкостью и набором пластин аналогично яйцу.
Самоблокирующийся дифференциал.
Самоблокирующийся дифференциал состоит из тех же частей что и открытый, плюс к нему добавляется электрический, пневматический или гидравлический механизм для блокировки двух выходных шестерёнок вместе. Этот механизм обычно активируется вручную с помощью переключателя, после активации оба колеса будут вращаться с одинаковой скоростью. Если одно колесо оторвётся от земли второе будет продолжать вращаться, как будто ничего не изменилось.
Дифференциал Torsen — чисто механическое устройство и не содержит электроники или вязких жидкостей. Как только одно колесо теряет сцепление с дорогой, система связывает колёса вместе. Например, если дифференциал Torsen разработан с отношением 5: 1, это позволяет в пять раз больше нагружать колесо, которое имеет хорошее сцепление. Torsen не уравнивает крутящий момент на колёсах, а направляет его на более ”загруженную” ось.

Служит для распределения подводимого к нему вращающего момента между выходными валами и обеспечивает возможность их вращения с неодинаковыми угловыми скоростями.

При движении колесного ТС на повороте внутреннее колесо каждой оси проходит меньшее расстояние, чем ее наружное колесо, а колеса одной оси проходят разные пути по сравнению с колесами других осей.

Неодинаковые пути проходят колеса ТС при движении по неровностям на прямолинейных участках и на повороте, а также в случае прямолинейного движения по ровной дороге при разных радиусах качения колес, например при неодинаковом давлении воздуха в шинах и износе шин или неравномерном распределении груза на ТС.

Если бы все колеса вращались с одинаковой скоростью, это неизбежно приводило бы к их проскальзыванию и пробуксовыванию относительно опорной поверхности, следствием чего явились бы повышенный износ шин, увеличение нагрузок в механизмах трансмиссии, затраты мощности двигателя на работу скольжения и буксования, повышение расхода топлива, а также трудность поворота транспортной машины. Таким образом, колеса ТС должны иметь возможность вращаться с неодинаковыми угловыми скоростями относительно друг друга. У неведущих колес это обеспечивается тем, что они установлены свободно на своих осях и каждое из них вращается независимо друг от друга. У ведущих колес это обеспечивается установкой в их приводе дифференциалов.

Основные типы дифференциалов

По месту расположения дифференциалы подразделяют на:

• межколесные (распределяющие вращающий момент между ведущими колесами одной оси)
• межосевые (распределяющие момент между главными передачами двух ведущих мостов)
• центральные (распределяющие момент между группой ведущих мостов)

По соотношению вращающих моментов на ведомых валах дифференциалы могут быть:

• симметричными (моменты на ведомых валах всегда равны между собой)
• несимметричные (отношение моментов на ведомых валах не равно единице)

Различают также дифференциалы:

• неблокируемые
• блокируемые принудительно
• самоблокирующиеся

По конструкции дифференциалы подразделяют на:

• конические
• цилиндрические
• кулачковые
• червячные

В некоторых случаях вместо дифференциалов устанавливают механизмы типа муфт свободного хода.

В настоящее время на колесных ТС наиболее широкое распространение получили конические симметричные неблокируемые дифференциалы.

Видео: Как работает дифференциал?

Схемы дифференциалов

Рис. Схемы простых дифференциалов с постоянным соотношением моментов на ведомых валах: а — симметричного конического; б — симметричного цилиндрического; в — несимметричного цилиндрического; г — несимметричного конического; 1, 8 — левая и правая полуоси дифференциала; 2, 6 — левая и правая полуосевые шестерни; 3 — сателлит; 4 — корпус дифференциала; 5 — ведомое колесо главной передачи; 7 — ось вращения сателлитов; 9 — солнечная шестерня; 10 — эпициклическая шестерня

Рис. Межколесный симметричный конический дифференциал: 1, 8 — чашки дифференциала; 2, 7 — опорные шайбы полу осевых зубчатых колес; 3, 6 — полу осевые зубчатые колеса; 4 — опорная шайба сателлита; 5 — сателлиты; 9 — крестовина

Рис. Схемы несимметричных дифференциалов: а — конический; б — цилиндрический

Рис. Кулачковый дифференциал автомобиля ГАЗ-66-11 (а) и схема его работы (б): 1 — внутренняя звездочка; 2 — сепаратор; 3 — наружная звездочка; 4 — чашка дифференциала; 5 — сухарь

Рис. Блокируемый межколесный дифференциал: 1 — муфта; 2 — зубчатый венец

Рис. Межосевой дифференциал автомобиля КамАЗ-5320: 1 — ведущий вал; 2 — уплотнительная манжета; 3 — картер дифференциала; 4, 7 — опорные шайбы; 5, 17 — чашки дифференциала; 6 — сателлит: 8 — датчик блокировки; 9 — пробка заливного отверстия; 10 — пневматическая камера блокировки; 11 — вилка; 12 — стопорное кольцо; 13 — зубчатая муфта; 14 — муфта блокировки; 15 — сливная пробка; 16 — зубчатое колесо привода среднего моста; 18 — крестовина; 19 — зубчатое колесо привода заднего моста; 20 — болт крепления чашек; 21 — подшипник; 22 — крышка подшипника

Рис. Работа межколесного дифференциала: а — общая схема; б — при движении прямо; в — при повороте; 1 — корпус дифференциала; 2, 5 — полуосевые зубчатые колеса; 3 — крестовина: 4, 6 — сателлиты; 7 — ведущее зубчатое колесо главной передачи; 8, 9 — полуоси; 10 — ведомое зубчатое колесо главной передачи

Рис. Межосевой дифференциал Torsen: 1, 3 — правая и левая полуосевые шестерни; 2 — корпус дифференциала; 4 — сателлит, связанный с правой полуосевой шестерней; 5, 7 — выходные валы дифференциала; 6 — сателлит, связанный с левой полуосевой шестерней

Дифференциал КПП: назначение, устройство, принцип работы

Дифференциал — механизм в устройстве трансмиссии, который необходим для передачи, преобразования и распределения крутящего момента. В случае с автомобилем, дифференциал отвечает за распределение момента между ведущими колесами, а также позволяет колесам вращаться с разной угловой скоростью при определенных условиях.

Содержание статьи

Где находится дифференциал в устройстве трансмиссии автомобиля, виды дифференциалов

Как известно, автомобили бывают переднеприводными, заднеприводными, а также полноприводными. Что касается места расположения дифференциала:

• если привод реализован на передние колеса, дифференциал находится в самой коробке передач;
• на заднеприводном авто дифференциал устанавливается в картере заднего моста;
• в автомобилях с полным приводом для привода ведущих колес дифференциал стоит в картере переднего и заднего моста, а для привода ведущих мостов механизм устанавливается в раздаточной коробке (раздатке).

Также дифференциалы бывают межколсесными и межосевыми. Если дифференциал использован для привода ведущих колес, это межколесный дифференциал. Межосевой дифференциал располагается между ведущими мостами применительно к автомобилям с полным приводом.

Что касается устройства и особенностей конструкции, в основу дифференциала положен планетарный редуктор. С учетом типа зубчатой передач, которая применена в редукторе, дифференциал (редуктор) может быть: коническим, цилиндрическим, червячным. Теперь давайте рассмотрим устройство и принцип работы дифференциала более подробно.

Устройство дифференциала и принцип работы

Начнем с первого типа. Конический дифференциал зачастую выполнят функцию межколесного дифференциала. Цилиндрический дифференциал обычно встречается на полном приводе и ставится между осями. Червячный дифференциал универсален, что позволяет ставить механизм как между колесами, так и использовать в качестве межосевого.

При этом наиболее распространенным является конический дифференциал, а базовые элементы его конструкции активно используются и в устройстве других типов дифференциалов. По этой причине рассмотрим устройство и принцип работы конического дифференциала в качестве примера.

• Итак, конический дифференциал, как уже было сказано выше, фактически является планетарным редуктором. В конструкцию включены полуосевые шестерни и сателлиты, которые находятся в корпусе (чашке дифференциала).

На корпус от главной передачи передается крутящий момент, затем через сателлиты происходит его передача на полуосевые шестерни. Также на корпусе крепится ведомая шестерня главной передачи (крепление жесткое). В корпусе установлены оси, на осях вращаются сателлиты.

Сами сателлиты, которые реализуют функцию планетарной шестерни, позволяют соединить корпус и полуосевые шестерни. С учетом того, какую величину крутящего момента нужно передать, в конструкцию дифференциала могут интегрировать 2 или 4 четыре сателлита.

Солнечные (полуосевые шестерни) осуществляют передачу крутящего момента на ведущие колеса автомобиля. Передача происходит через полуоси, соединение полуосевых шестерен и полуосей выполнено через шлицы.

Полуосевые шестерни бывают левыми и правыми, с одинаковым или разным количеством зубьев. Если число зубьев одинаковое, тогда это симметричный дифференциал, разное количество зубьев на левой и правой шестерне используется в устройстве несимметричных дифференциалов.

В первом случае симметричный дифференциал позволяет распределять крутящий момент по осям в равной степени, причем независимо от величины угловых скоростей ведущих колес.

Такой дифференциал используют для установки между колесами (симметричный межколесный дифференциал). Несимметричный дифференциал способен разделять крутящий момент в том или ином соотношении. Данная особенность позволяет использовать его между ведущими осями.

Теперь перейдем к принципам работы дифференциала. Прежде всего, симметричный дифференциал работает в трех основных режимах. Первый режим – движение по прямой, второй — движение в повороте, третий — езда по дорогое с плохим сцеплением (грязь, лед и т.д.).

Когда автомобиль движется прямо, колеса испытывают равнозначное  сопротивление. Происходит передача крутящего момента от главной передачи на корпус дифференциала. Вместе с корпусом перемещаются сателлиты, которые, в свою очередь, осуществляют передачу момента на ведущие колеса.

С учетом того, что вращения сателлитов на осях не происходит, движение полуосевых шестерен осуществляется с равной угловой скоростью, частота вращения левой и правой шестерни равна частоте вращения ведомой шестерни главной передачи.

Однако если машина заходит в поворот, колесо, которое находится ближе к центру (внутреннее ведущее) нагружается сильнее и начинает испытывать большее сопротивление сравнительно с наружным колесом (дальним от центра поворота).

В результате роста нагрузки внутренняя полуосевая шестерня несколько замедляет вращение, а это приводит к тому, что сателлиты начинают вращаться вокруг своей оси. Такое вращение сателлитов приводит к увеличению частоты вращения наружной полуосевой шестерни.

• На практике возможность движения ведущих колес с разными угловыми скоростями делает возможным прохода поворота без пробуксовок. Кстати, крутящий момент все равно распределяется на ведущие колеса равнозначно.

Если же автомобиль забуксовал в грязи, в снегу или на льду, одно колесо испытывает большее сопротивление, чем другое. В этом случае дифференциал (благодаря своей конструкции) инициирует ускоренное вращение буксующего колеса, тогда как другое колесо замедляется.

Однако недостаточная сцепка с покрытием не позволяет получить большой крутящий момент на буксующем колесе, а особенность работы симметричного дифференциала не позволит также развить нужный момент на другом колесе. Часто в этом случае машина попросту не может продолжить  дальнейшее движение.

Выходом из ситуации становится необходимость увеличения крутящего момента на колесе, которое не буксует. Для этого дифференциал необходимо заблокировать. По этой причине внедорожники имеют дополнительную возможность блокировки дифференциала, тогда как легковые авто и даже некоторые современные бюджетные «паркетники» лишены такой функции. 

Читайте также

Межколесный дифференциал

устройство редуктора ваз 6. межколесный дифференциал — назначение и устройство Межколесный дифференциал, это самостоятельный узел в редукторах ведущих мостов автомобилей ВАЗ, отвечающий за поведение автомобиля на поворотах и при пробуксовках. Иными словами, межколесный дифференциал это механизм, подводящий к колесам ведущей оси автомобиля крутящий момент и позволяющий им (колесам) вращаться с разными скоростями. Нет необходимости доказывать, что на практике для автомобиля не существует абсолютно прямолинейного движения. При движении даже на первый взгляд по абсолютно прямой трассе, руки водителя постоянно совершают поворот рулевого колеса на определенный угол в ту или иную стороны. Если прибавить к этому объезды препятствий, опережения и обгоны движущихся в данном направлении других транспортных средств, а также естественные повороты в процессе движения, то становится понятным, что ведущие колеса проходят путь разной длины. Из всего вышесказанного следует вывод: если бы задние колеса, на которые передается крутящий момент от двигателя, были жестко соединены между собой, то во всех вышеописанных случаях это неизбежно приводило бы к пробуксовкам одного из колес вследствие того, что каждое из них проходит путь различной длины. Это, в свою очередь, вызывало бы быстрый износ резины, перегрузку узлов трансмиссии автомобиля и потерю контакта колес с покрытием. Решить проблему по предотвращению данных отрицательных воздействий и призван межколесный дифференциал редуктора. Этот механизм дает колесам свободу действий относительно друг друга, тем самым позволяя автомобилю беспрепятственно пройти поворот или преодолеть препятствие. На автомобилях ВАЗ установлен межколесный дифференциал с коническими шестернями. Этот вид межколесного дифференциала называют также симметричными, так как они поровну распределяют крутящий момент от двигателя между ведущими колесами. Это происходит вследствие того, что сателлиты работают как равноплечий рычаг и передают только равные усилия к шестерням и колесам. Межколесный дифференциал редукторов заднего моста автомобилей ВАЗ конструктивно устроен следующим образом: в чугунном корпусе 1, именуемом коробкой дифференциала, установлены полуосевые шестерни 2, в которые, посредством шлицевого соединения входят концы полуосей. В свою очередь, полуосевые шестерни опираются на опорные поверхности коробки через регулировочные бронзовые шайбы 3, толщина которых подбирается при сборке дифференциала определенным образом. Полуосевые шестерни контактируют между собой посредством шестерен — сателлитов 4, установленных на оси сателлитов 5. Последняя, в свою очередь, опирается своими концами в отверстия коробки дифференциала. В редукторах автомобилей ВАЗ концы оси сателлитов не имеют жесткой фиксации в коробке дифференциала, поэтому при движении автомобиля ось сателлитов может свободно перемещаться вдоль своей геометрической оси. Её выходу из гнезд при работе межколесного дифференциала препятствует поверхность ведомой шестерни главной пары по её внутреннему диаметру. Последняя (ведомая шестерня),в свою очередь, крепится на фланце коробки дифференциала болтами. На опорные шейки коробки дифференциала напрессованы внутренние кольца конических подшипников , на которых дифференциал в сборе устанавливается в картер редуктора. На нижеприведенных рисунках показано, как ведет себя межколесный дифференциал  в редукторе заднего моста на автомобилях ВАЗ классической компоновки при различных режимах движения: работа дифференциала при движении на прямом участке дороги работа дифференциала  на  повороте работа дифференциала при  одном буксующем колесе

новости ресурса 11.10.09 расширен раздел «автомобильный бензин» 11.11.09 начата публикация раздела «ремонт и регулировки редуктора заднего моста  ВАЗ» 21. 02.10 начата публикация раздела «ремонт редуктора ВАЗ в вопросах и ответах» 05.09.10 добавлена возможность просмотра фотографий в увеличенном формате» 06.10.10 добавлен раздел «ещё по теме» 09.10.10 добавлена возможность поиска  по сайту

Автомобильный дифференциал: устройство, неисправности и методика выбора

В технической документации полноценных внедорожников, некоторых кроссоверов и полноприводных городских автомобилей имеется фраза «блокировка дифференциала». Разберемся, что это такое, какое его назначение в машине, как он работает, а также как подобрать новый взамен вышедшего из строя.

Что такое дифференциал машины

Дифференциал в автомобиле это элемент трансмиссии. Он обеспечивает независимое вращение ведущих колес, но при этом передает на каждое из них одинаковый крутящий момент.

Данный элемент особенно важен для стабильности автомобиля на виражах. Из физики нам известно, что при повороте колесо, находящееся на внутренней части полукруга проходит меньший путь, чем колесо, которое находится на внешней стороне круга. В случае с ведомыми колесами это вообще не ощущается.

Что же касается ведущих колес, то если бы в трансмиссии не было дифференциала, на виражах любой автомобиль значительно терял бы в стабильности. Проблема в том, что внешнее и внутреннее колеса на повороте должны вращаться с разной скоростью, чтобы сохранялось сцепление с дорожным покрытием. В противном случае одно из колес либо скользило бы, либо пробуксовывало.

Дифференциал устанавливается на ведущую ось. В случае с автомобилями с полным приводом (класс SUV или 4х4) этот механизм имеется на всех осях.

В некоторых автомобилях выполняется заварка дифференциала специально для того, чтобы автомобиль дрифтовал. Примером тому служат поноприводные раллийные машины, имеющие заваренный дифференциал. Однако для обычной городской езды лучше использовать заводской или, как его еще называют, открытый дифференциал.

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.

Устройство дифференциала

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.

В устройство дифференциала входят:

• Корпус или чашка дифференциала. В нем закреплена вся планетарная передача и шестерни;
• Шестерни полуосей (чаще всего используется солнечный тип). Принимают крутящий момент от сателлитов и передают на ведущие колеса;
• Ведомая и ведущая шестерни главной передачи;
• Сателлиты. Выполняют функцию шестерен планетарного механизма. Если автомобиль легковой, то таких деталей в одном механизме будет два. У внедорожников и грузовиков планетарная передача имеет 4 сателлита.

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.

Вот как действует дифференциал:

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

Когда машина выполняет маневр, колесо, находящееся во внешнем радиусе поворота, совершает больше оборотов, чем то, что находится на внутреннем радиусе поворота. Внутреннее колесо сталкивается с большим сопротивлением, так как крутящий момент для внешнего колеса увеличивается, а дорога не позволяет ему вращаться с соответствующей скоростью.

В этом случае вступают в игру сателлиты. Шестерня внутренней полуоси замедляется, из-за чего планетарная передача в чашке начинает вращение в противоположную сторону. Такой механизм позволяет сохранить стабильность авто даже на крутых и затяжных поворотах. Также он предотвращает чрезмерный износ покрышки замедляющегося колеса.

При пробуксовке

Третья ситуация, в которой оказывается полезным дифференциал – пробуксовка одного из колес. Такое, например, случается, когда машина попадает в грязь или движется по гололеду. В этом режиме дифференциал работает по совершенно иному принципу, чем во время поворота.

Дело в том, что при пробуксовке вывешенное колесо начинает свободно вращаться, что приводит к потере крутящего момента на то колесо, которое имеет достаточное сцепление с дорожным покрытием. Если бы дифференциал работал в режиме поворота, попав в грязь или на гололед, автомобиль вообще остановился бы, так как тяга вообще пропала бы.

Чтобы устранить подобную проблему, инженерами был разработан блокируемый дифференциал. О его работе поговорим немного позже. Прежде стоит рассмотреть существующие модификации дифференциалов и их отличия.

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:

1. Механическая блокировка;
2. Самоблокирующийся дифференциал;
3. Электроблокировка.

Механически блокируемые дифференциалы

В этой модификации сателлиты блокируются самим водителем при помощи специальных переключателей на колесах. Когда машина совершает прямолинейное движение или поворачивает, дифференциал работает в обычном режиме.

Как только авто попадает на дорогу с нестабильным покрытием, например, заезжает в лес с грязью или на заснеженную дорогу, водитель переводит рычаги в нужное положение, благодаря чему работа сателлитов блокируется.

В таком режиме планетарная передача не работает, и автомобиль в принципе оказывается без дифференциала. Все ведущие колеса вращаются с одинаковой скоростью, что предотвращает пробуксовку, а тяга сохраняется на всех колесах.

Подобные механизмы имеют более простое устройство и устанавливаются на некоторых бюджетных внедорожниках, как например, в отечественных УАЗах. Так как при медленном движении по грязи покрышки не изнашиваются чрезмерно, подобная конструкция не вредит шинам авто.

Самоблокирующийся дифференциал

В этой категории несколько разновидностей механизмов. Примером подобных устройств являются:

• LSD. В таких редукторах при чрезмерно высоком вращении одной из полуосей происходит автоматическая блокировка сателлитов. Это предотвращает потерю тяги у стабильного колеса;
• Вязкостная муфта. В таких дифференциалах используется вязкое вещество на основе силикона. В прохладном состоянии она сохраняется в жидком состоянии. Как только она начинает нагреваться и перемешиваться, свойства вещества меняются, и оно приобретает клейкую структуру, что увеличивает его вязкость. Эта характеристика увеличивается с повышением разницы во вращении полуосей. Вискомуфты имеют несколько существенных недостатков. Во-первых, они не ремонтируются. Когда вещество теряет свои свойства, весь блок нуждается в замене. Во-вторых, блокировка происходит при сильной пробуксовке колеса, поэтому машина не всегда эффективно справляется с бездорожьем. Несмотря на эти недостатки, механизм отличается бюджетной ценой. Большинство недорогих кроссоверов оснащаются именно такими дифференциалами.
• Torsen. В торсенах используется червячная блокировка. Когда коэффициент крутящего момента на одной полуоси повышается или понижается в соотношении со второй полуосью, срабатывает блокировка. Такая технология применяется, например, на автомобилях Audi. Устройство также можно отнести к категории механически блокируемых механизмов. Оно считается самым надежным среди всех разновидностей дифференциалов и отличается своей простотой. По этой причине они имеют высокую стоимость.

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.

Подробнее о блокировке дифференциала

Любой межколесный дифференциал имеет существенный недостаток – крутящий момент автоматически подается на колесо, которое вращается сильнее. Из-за этого второе колесо, которое имеет достаточное сцепление с дорогой, теряет тягу. По этой причине такой редуктор не даст возможности самостоятельно выбраться из грязи или сугроба.

Как уже было сказано раньше, проблема решается блокировкой сателлитов. Существует два режима блокировки:

• Полная блокировка осуществляется благодаря тому, что все элементы редуктора имеют жесткую сцепку. Благодаря этому колесо с наилучшим сцеплением с дорогой получает достаточный крутящий момент;
• Частичная блокировка возможна благодаря изменению коэффициента блокировки. Когда автомобиль едет по прямой, этот коэффициент равняется 1. Как только в симметричном дифференциале происходит блокировка сателлитов, этот коэффициент меняется на значение от 3 до 5. В этом случае пробуксовывающее колесо продолжает вращаться, но на него поступает уже меньший крутящий момент.

Вот видео о том, зачем блокируют дифференциал:

Зачем блокируют дифференциал на внедорожниках, и что это такое

Watch this video on YouTube

Неисправности дифференциалов

Учитывая, что в конструкции любого дифференциала используется взаимодействие шестерен и осей, такой механизм подвержен быстрому износу и поломкам. На элементы планетарного механизма оказывается серьезная нагрузка, поэтому без должного обслуживания они быстро выйдут из строя.

Хотя шестерни изготавливаются из прочных материалов, на механизм стоит обратить внимание, если при езде увеличился шум, стук и вибрации, которых раньше не было. Также тревожный момент – течь смазки. Хуже всего, если механизм заклинивает. Однако при должном обслуживании такое происходит крайне редко.

В автосервис нужно обратиться, как только появляется течь масла из корпуса редуктора. Производить проверку узла можно и самостоятельно. Помимо визуального осмотра после поездки можно проверить температуру масла в картере редуктора. При нормальной работе механизма этот показатель будет составлять около 60 градусов. Если дифференциал нагревается намного сильнее, значит стоит обратиться за консультацией к специалисту.

В рамках планового обслуживания следует проверять уровень смазки и ее качество. Каждый производитель масла для трансмиссии устанавливает свой регламент по его замене. Не стоит игнорировать эту рекомендацию, так как в масле могут находиться мелкие абразивные частицы, которые будут портить зубья шестерен, а также разрушать масляную пленку, предотвращающую трение металлических деталей.

Если в результате визуального осмотра было замечено подтекание центрального дифференциала или наблюдается похожая проблема у аналогов переднеприводного авто, следует заменить сальник.   Снижение уровня смазки приводит к повышенному трению деталей, что значительно сокращает рабочий ресурс устройства. Работа редуктора на сухую приводит в негодность сателлиты, подшипник и осевые шестерни.

Самостоятельную диагностику дифференциала проводят следующим образом. Вначале поддомкрачивают ведущую ось авто. Коробка передач переводится в нейтральное положение. Одно колесо вращается сначала в одну, а затем в другую сторону. Та же процедура делается со вторым колесом.

При исправном дифференциале вращение колес будет происходить без люфта и шума. Также некоторые неисправности можно устранить самостоятельно. Для этого редуктор снимают, разбирают и промывают все его элементы в бензине (чтобы выявить дефектные места). Во время выполнения этой процедуры можно обнаружить люфт сателлитов и выработку на шестернях.

Изношенные элементы удаляют, а вместо них производится установка новых деталей. В основном замене подлежат сателлиты, подшипники и сальники, так как они быстрее выходят из строя. Регулировка сателлитов проводится путем подбора шестерен с минимальным зазором между зубьями.

Вот еще одно видео о том, как регулировать преднатяг подшипника дифференциала:

Поиск нового дифференциала

Несмотря на то, что межколесный или центральный дифференциал легко найти на рынке автозапчастей, его стоимость достаточно высока (новая деталь может стоить от сотни до тфсячи долларов). По этой причине большинство автомобилистов редко соглашаются на полную замену механизма.

Новый механизм или его отдельные элементы можно найти так же, как и обычные автозапчасти. Легче всего прийти в магазин и попросить конкретную деталь для данного автомобиля. Однако это действует в случае, если автомобиль не модернизировался. В противном случае деталь подбирается по коду узла или по модели авто, из которого была снята запчасть.

Лучше всего искать деталь по данным автомобиля, а не по коду изделия, так как эти символы можно найти только после демонтажа механизма. Данный узел имеет очень много модификаций. Даже для одной и той же марки машины могут использоваться разные дифференциалы.

Учитывая этот момент, крайне сложно найти идеальный аналог с другого автомобиля. Что же касается покупки дифференциала на вторичном рынке, то это оставлено на страх и риск самого автовладельца, так как разобрать и проверить состояние детали никто не даст. Это увеличивает риск купить сильно изношенный механизм.

Подводя итог, стоит сказать, что без дифференциала невозможно создать безопасный и эффективный автомобиль, хотя любители покрутить пятаки на сухом асфальте с этим поспорят.

ПОХОЖИЕ СТАТЬИ

Назначение дифференциала | Изучение устройства автомобиля AvtoLegko.ru

ДИФФЕРЕНЦИАЛ состоит из коробки, в которой помещаются две конические полуосевые шестерни, палец и установленные на нем две шестерни конической формы, называемые сателлитами. Коробка дифференциала жестко соединена с ведомой шестерней главной передачи и вращается вместе с ней.

Когда автомобиль следует по прямой и оба ведущих колеса, вращаясь, имеют одинаковое сопротивление качению, сателлиты не вращаются на своем пальце и передают крутящий момент на обе полуосевые шестерни равными долями. Как только автомобиль начнет поворачивать, то одно из его колес замедляет свое движение, сателлиты в этот момент начинают провертываться вокруг своей оси (пальца), ускоряя вращение шестерни, связанной с противоположным колесом. Таким образом, дифференциал при замедлении вращения одного ведущего колеса автоматически ускоряет вращение другого и исключает их проскальзывание по дороге, облегчая управление автомобилем на поворотах. Дифференциал может оказывать и отрицательное влияние. Так, если одно из ведущих колес попало на скользкое место, то оно будет буксовать, тогда как другое колесо, имеющее хорошее сцепление с грунтом, за счет действия дифференциала будет стоять неподвижно. В таком положении ведущие колеса автомобиля чаще всего оказываются зимой на скользкой дороге.

Неисправности в работе главной передачи и дифференциала заключаются в износе зубьев шестерен, а иногда и в их поломке. Изнашиваются также и подшипники этих механизмов.

Оба механизма смазываются залитым в картер заднего моста маслом. Масло наливают до уровня маслоналивного отверстия и периодически, а также сезонно (2 раза в год) меняют одновременно со сменой масла в коробке передач. У большинства автомобилей в картер заднего моста заливают те же сорта масла, что и в коробку передач, — зимнее и летнее автотракторное трансмиссионное масло. Если же для смазки этих механизмов необходим другой сорт масла, то это оговорено в инструкции по эксплуатации автомобиля. После ремонта главной передачи или дифференциала надо следить за температурой их картера, так как детали при «при накатке» могут недопустимо нагреваться в результате неправильной регулировки подшипников или недостатка смазки. При неисправных сальниках смазка из картера главной передачи может попасть на накладки тормозных колодок (тормоза плохо действуют). В этом случае необходимо промыть детали тормоза, заменить сальники и проверить уровень смазки (повышенный уровень смазки в картере главной передачи недопустим).

С полу-осевых шестерен вращение передается через полуоси на ступицы колес и колеса. Главная передача, дифференциал, полуоси, ступицы колес, а также тормоза для задних колес автомобиля объединяются картером и кожухами полуосей и образуют один агрегат — задний мост.

Как работает дифференциал при движении автомобиля. Дифференциалы автомобилей — типы

Механизм трансмиссии, распределяющий крутящий момент двигателя между ведущими колесами и ведущими мостами автомобиля, называется дифференциалом. Дифференциал служит для обеспечения ведущим мостам разной скорости вращения при движении автомобиля по неровным дорогам и на поворотах.

Разная скорость вращения ведущим колесам, проходящим разный путь на поворотах и неровных дорогах, необходима для их качения без скольжения и буксования. В противном случае повысится сопротивление движению автомобиля, увеличатся расход топлива и износ шин. В зависимости от типа и назначения автомобилей на них применяются различные типы дифференциалов (рисунок 1).

Рисунок 1 — Типы дифференциалов, классифицированных по различным признакам

Дифференциал, распределяющий крутящий момент двигателя между ведущими колесами автомобиля, называется межколесным.

Дифференциал, который распределяет крутящий момент двигателя между ведущими мостами автомобиля, называется межосевым.

На большинстве автомобилей применяют конические дифференциалы, симметричные и малого трения.

Симметричный дифференциал распределяет поровну крутящий момент. Его передаточное число равно единице (u_Д = 1), т.е. полуосевые шестерни 3 и 4 (рисунок 2, а, б) имеют одинаковые диаметры и равное число зубьев. Симметричные дифференциалы применяются на автомобилях обычно в качестве межколесных и реже — межосевых, когда необходимо распределять крутящий момент поровну между ведущими мостами.

Рисунок 2 — Кинематические схемы шестеренных дифференциалов

а, б — симметричных; в, г — несимметричных; 1 — корпус, 2 — сателлит; 3, 4 — шестерни

Несимметричный дифференциал распределяет не поровну крутящий момент. Его передаточное число не равно единице, но постоянно (u_Д ≠ 1 = const), т.е. полуосевые шестерни 3 и 4 имеют неодинаковые диаметры и разное число зубьев. Несимметричные дифференциалы применяют, как правило, в качестве межосевых, когда необходимо распределять крутящий момент пропорционально нагрузкам, приходящимся на ведущие мосты.

Межколесный конический симметричный дифференциал (см. рисунок 2, а) состоит из корпуса 1, сателлитов 2, полуосевых шестерен 3 и 4, которые соединены полуосями с ведущими колесами автомобиля. Дифференциал легкового автомобиля имеет два свободно вращающихся сателлита, установленных на оси, закрепленной в корпусе дифференциала, а у грузового автомобиля — четыре сателлита, размещенных на шипах крестовины, также закрепленной в корпусе дифференциала.

Принцип работы дифференциала

Работу дифференциала при движении автомобиля поясняет рисунок 3.

При прямолинейном движении автомобиля по ровной дороге (рисунок 3, а) ведущие колеса одного моста проходят одинаковые пути, встречают одинаковое сопротивление движению и вращаются с одной и той же скоростью. При этом корпус дифференциала, сателлиты и полуосевые шестерни вращаются как одно целое. В этом случае сателлиты 3 не вращаются вокруг своих осей, заклинивают полуосевые шестерни 4 и на оба ведущих колеса передаются одинаковые крутящие моменты.

Рисунок 3 — Работа дифференциала при движении автомобиля

а — по прямой; б — на повороте; 1, 4 — шестерни; 2 — корпус; 3 — сателлит; 5 — полуось

При повороте автомобиля (рисунок 3, б) внутреннее по отношению к центру поворота колесо встречает большее сопротивление движению, чем наружное колеса, вращается медленнее, и вместе с ним замедляет свое вращение полуосевая шестерня внутреннего колеса. При этом сателлиты 3 начинают вращаться вокруг своих осей и ускоряют вращение полуосевой шестерни наружного колеса. В результате ведущие колеса вращаются с разными скоростями, что и необходимо при движении на повороте.

При движении автомобиля по неровной дороге ведущие колеса также встречают различные сопротивления и проходят разные пути. В соответствии с этим дифференциал обеспечивает им разную скорость вращения и качения без проскальзывания и буксования.

Одновременно с изменением скоростей вращения происходит изменение крутящего момента на ведущих колесах. При этом крутящий момент уменьшается на колесе, вращающемся с большей скоростью. Так как симметричный дифференциал распределяет крутящий момент на ведущих колесах поровну, то в этом случае на колесе с меньшей скоростью вращения момент тоже уменьшается и становится равным моменту на колесе с большей скоростью вращения. В результате суммарный крутящий момент и тяговая сила на ведущих колесах падают, а тяговые свойства и проходимость автомобиля ухудшаются.

Особенно это проявляется, когда одно из ведущих колес попадает на скользкий участок дороги, а другое находится на твердой сухой дороге. Если суммарного крутящего момента будет недостаточно для движения автомобиля, то автомобиль остановится. При этом колесо на сухой твердой дороге будет неподвижным, а колесо на скользкой дороге — буксовать.

Для устранения этого недостатка применяют принудительную блокировку (выключение) дифференциала, жестко соединяя одну из полуосей с корпусом дифференциала. При заблокированном дифференциале крутящий момент, подводимый к колесу с лучшим сцеплением, увеличивается. В результате создается большая суммарная тяговая сила на обоих ведущих колесах автомобиля. При этом суммарная тяговая сила увеличивается на 20…25% во время движения в реальных дорожных условиях.

Конический симметричный дифференциал является дифференциалом малого трения, так как имеет небольшое внутреннее трение.

Трение в дифференциале повышает проходимость автомобиля, так как оно позволяет передавать больший крутящий момент на небуксующее колесо и меньший — на буксующее, что может предотвратить буксование. При этом суммарная тяговая сила на ведущих колесах достигает максимального значения.

Однако в дифференциале малого трения увеличение суммарной тяговой силы на ведущих колесах составляет всего 4…6%, что также не способствует повышению тяговых свойств и проходимости автомобиля.

Конический симметричный дифференциал малого трения прост по конструкции, имеет небольшие размеры и массу, высокие КПД и надежность. Он обеспечивает хорошие управляемость и устойчивость, уменьшает изнашивание шин и расход топлива. Этот дифференциал также называется простым дифференциалом.

Межосевой дифференциал распределяет крутящий момент между главными передачами ведущих мостов многоприводных автомобилей. Дифференциал устанавливается в раздаточной коробке или в приводе главных передач. Межосевой дифференциал исключает циркуляцию мощности в трансмиссии автомобиля, которая очень сильно нагружает трансмиссию, особенно при движении по ровной дороге. В качестве межосевых на автомобилях применяются и конические, и цилиндрически дифференциалы.

Кулачковые дифференциалы

Кулачковые (сухарные) дифференциалы могут быть с горизонтальным (рисунок 4, а) или радиальным (рисунок 4, б) расположением сухарей. Сухари 3 размещаются в один или два ряда в отверстиях обоймы 2 корпуса 1 дифференциала между полуосевыми звездочками 4 и 5, которые установлены на шлицах полуосей. Сухари в дифференциале выполняют роль сателлитов.

Рисунок 4 — Кинематические схемы кулачковых (а, б) и червячных (в, г) дифференциалов

1 — корпус, 2 — обойма, 3 — сухарь; 4, 5 — звездочки; 6, 8 — червяки; 7 — сателлит; 9, 10 — шестерни

При прямолинейном движении автомобиля по ровной дороге сухари неподвижны относительно обоймы и полуосевых звездочек. Своими концами они упираются в профилированные кулачки полуосевых звездочек и расклинивают их. Все детали дифференциала вращаются как одно целое, и оба ведущих колеса автомобиля вращаются с одинаковыми скоростями.

При движении автомобиля на повороте или по неровной дороге сухари перемещаются в отверстиях обоймы и обеспечивают ведущим колесам автомобиля разную скорость вращения без проскальзывания и буксования.

Кулачковые дифференциалы являются дифференциалами повышенного трения, так как имеют значительное внутреннее трение, которое позволяет передавать больший крутящий момент на небуксующее колесо и меньший на буксующее колесо. При этом суммарная тяговая сила на ведущих колесах автомобиля достигает максимального значения. Так, за счет повышенного внутреннего трения суммарная тяговая сила на ведущих колесах увеличивается на 10…15%, что способствует повышению тяговых свойств и проходимость автомобиля. Кулачковые дифференциалы относительно просты по конструкции и имеют небольшую массу. Они широко применяются на автомобилях повышенной и высокой проходимости.

Червячные дифференциалы

Червячные дифференциалы могут быть с сателлитами или без сателлитов. В червячном дифференциале с сателлитами (рисунок 4, в) крутящий момент от корпуса 1 дифференциала через червячные сателлиты 7 и червяки 6 и 8 передается полуосевым червячным шестерням 9 и 10, которые установлены на шлицах полуосей, связанных с ведущими колесами автомобиля.

При прямолинейном движении автомобиля по ровной дороге корпус, сателлиты, червяки и полуосевые шестерни вращаются как одно целое. При движении автомобиля на повороте или по неровностям дороги разная скорость вращения ведущих колес обеспечивается за счет относительного вращения сателлитов, червяков и полуосевых шестерен.

В червячном дифференциале без сателлитов (рисунок 4, г) полуосевые червячные шестерни 9 и 10 находятся в зацеплении с червяками 6 и 8, которые находятся также в зацеплении между собой. Крутящий момент от корпуса 1 дифференциала передается полуосевым шестерням 9 и 10 через червяки.

Червячные дифференциалы обладают повышенным внутренним трением, которое увеличивает суммарную тяговую силу на ведущих колесах автомобиля на 10…15%. Это способствует повышению тяговых свойств и проходимости автомобиля. Однако червячные дифференциалы наиболее сложные по конструкции. Они самые дорогостоящие из всех дифференциалов, так как их сателлиты и полуосевые шестерни изготавливают из оловянистой бронзы. В связи с этим в настоящее время червячные дифференциалы на автомобилях применяются очень редко.

Другие статьи по теме

Автомобильные дифференциалы

 Дифференциал — его назначение и устройство. 

При движении автомобиля крутящий момент от коленвала двигателя передается коробке передач и затем, через главную передачу и дифференциал, на ведущие колеса. Главная передача позволяет увеличивать или уменьшать крутящий момент передаваемый колесам автомобиля и одновременно уменьшать и соответственно увеличивать скорость вращения колес. Передаточное число в главной передаче подбирается таким образом, что максимальный крутящий момент и частота вращения ведущих колес находятся в наиболее оптимальных значениях для конкретного автомобиля. Кроме того, главная передача очень часто является объектом тюнинга автомобиля. 

Главная передача автомобиля — это не что иное, как шестеренчатый понижающий редуктор, в котором ведущая шестерня связана с вторичным валом КПП, а ведомая – с колесами автомобиля. По типу зубчатого соединения главные передачи различаются на следующие разновидности:

• цилиндрическая – в большинстве случаев применяется на автомобилях с поперечным расположением двигателя и коробки передач и передним приводом;
• коническая – применяется очень редко, так как имеет большие габариты и высокий уровень шума;
• гипоидная – наиболее востребованная разновидность главной передачи, которая применяется на большинстве автомобилей с классическим задним приводом. Гипоидная передача отличается малыми размерами и низким уровнем шума;
• червячная – практически не применяется на автомобилях по причине трудоемкости изготовления и высокой стоимости.

Также стоит отметить, что автомобили с передним и задним приводом имеют различное расположение главной передачи. В переднеприводных автомобилях с поперечным расположением КПП и силового агрегата, цилиндрическая главная передача располагается непосредственно в картере КПП. В автомобилях с классическим задним приводом главная передача установлена в корпусе ведущего моста и соединена с коробкой передач посредством карданного вала. В функционал гипоидной передачи заднеприводного автомобиля также входит и разворот вращения на 90 градусов за счет конических шестерен. Несмотря на различные типы и расположение, предназначение главной передачи остается неизменным.

Дифференциал автомобиля чаще всего совмещен с главной передачей и располагается соответственно в картере коробки передач или в корпусе заднего моста. Однако дифференциал может быть установлен и между ведущими осями полноприводного автомобиля. Дифференциал представляет собой планетарный редуктор и делится на следующие разновидности:

• конический – в большинстве случаев устанавливается совместно с главной передачей между колесами одной приводной оси;
• цилиндрический – наиболее часто применяется для развязки ведущих осей полноприводных автомобилей;
• червячный – является универсальным и устанавливается как между колесами, так и между ведущими осями.

Основное предназначение дифференциала заключается в распределении крутящего момента между колесами автомобиля и изменения их частоты вращении относительно друг друга. Так, например поворот автомобиля без дифференциала был бы попросту невозможен, так как при повороте внешнее колесо обязательно должно вращаться с большей частотой, нежели внутреннее. Дифференциалы существуют симметричные и несимметричные. Симметричный дифференциал передает равный крутящий момент на оба колеса и устанавливается чаще всего совместно с главной передачей. Несимметричный дифференциал позволяет передать крутящий момент в различных пропорциях и устанавливается между приводными осями автомобиля.

Дифференциал состоит из корпуса, шестерен сателлитов и полуосевых шестерен. Корпус обычно совмещен с ведомой шестерней главной передачи. Шестерни сателлиты играют роль планетарного редуктора и соединяют полуосевые шестерни с корпусом дифференциала. Полуосевые (солнечные) шестерни соединены с ведущими колесами посредством полуосей на шлицевых соединениях. При всех плюсах у простейшего дифференциала существует и недостаток. Дело в том, что частота вращения может быть распределена на колеса не только в соотношении, например 50/50, 40/60 или 35/65, но и 0/100. То есть, на одно колесо автомобиля может быть передан абсолютно весь крутящий момент, в то время как второе колесо будет абсолютно статично. Такое случается в том случае если автомобиль застрял в грязи или на льду.

Однако современные дифференциалы более совершенны и практически лишены данного недостатка. Многие дифференциалы имеют жесткую автоматическую или ручную блокировку. Кроме того современные легковые полноприводные автомобили снабжаются системой курсовой устойчивости, которая основана на оптимальном распределении  крутящего момента между осями и отдельными колесами в зависимости от траектории движения.

Уважаемые посетители сайта!
Если Вы не нашли у нас то, что искали — не уходите сразу.
Обратите внимание на большой ассортимент предлагаемых товаров: электроинструмент, тепловое и насосное оборудование Quattro Elementi, расходные материалы Практика, автоинструмент Forsage, наборы инструмента KingTul (самые дешевые в РФ). А так-же компрессорное, сварочное оборудование, ручной инструмент и комплектующие. У нас есть товары для дачников и садоводов, для автолюбителей и фермеров, для ремонта или строительства.
Наш интернет-магазин предложит отличную цену в Санкт-Петербурге, и доставку в другие города. Для оптовых покупателей предоставляем отсрочку платежа, доставку товара и другие необходимые условия сотрудничества. Выберите на сайте что-то необходимое и мы будем рады продать Вам этот товар по отличной цене.

Распределение дифференциала автомобиля. Суть его работы

При движении автомобиля на поворотах колеса ведущей оси проходят путь разной длины. Чтобы шины не проскальзывали, колеса должны вращаться с разной скоростью. Подумайте: что такое дифференциал и как он работает, какие бывают разновидности.

Что это такое?

Дифференциал — это механизм, который позволяет колесам ведущей оси вращаться с разной скоростью и с одинаковым крутящим моментом, передаваемым на них.В трансмиссии с одним ведомым мостом дифференциал установлен между приводами колес (межколесный). У полноприводных автомобилей он может располагаться между ведущими осями (по центру).

Произведение тягового усилия на радиус колеса дает крутящий момент, который дифференциал должен передавать на колеса. Когда тяга слабая или одно колесо подвешено, крутящий момент и тяга на колесе очень малы или отсутствуют, автомобиль не сможет продолжать движение. Это особенность широко распространенного дифференциала с конической шестерней.Этот тип дифференциала называется симметричным, поскольку он равномерно распределяет крутящий момент между колесами.

Это связано с тем, что сателлит работает как равноплечный рычаг и передает только равные силы на ведущие шестерни и, соответственно, на ведущие колеса. Если одно из колес имеет слабое сцепление с дорожным покрытием, то эффективный крутящий момент на нем невелик, соответственно, симметричный дифференциал будет передавать такое же усилие на другое колесо. То есть при пробуксовке одного колеса сила тяги на втором равна нулю, что негативно сказывается на проходимости.

Для его улучшения на автомобилях используются полные или частичные блокировки дифференциала, степень которых оценивается коэффициентом блокировки.

Коэффициент блокировки (Kb) — отношение крутящего момента на отстающем колесе к моменту на ведущем колесе. Его значение для симметричного дифференциала всегда равно 1, для дифференциалов повышенного трения от 1 до 5. Чем больше KB, тем лучше проходимость автомобиля. То есть при KB = 3 момент на отстающем колесе будет в три раза больше, чем на скользящем.Но момент на колесе в эту секунду будет возможен от 20 до 70%, в зависимости от возможности механизма блокировки.

Есть несколько типов дифференциалов.

Дифференциал с полной блокировкой

Принудительная блокировка дифференциала в основном используется на внедорожниках и грузовиках для улучшения проходимости на бездорожье. При необходимости он включается с помощью ключа в салоне. Очень важно отключать блокировку при движении по сухому грунту, чтобы не повредить полуоси.

Примером может служить блокировка межосевого дифференциала на ВАЗ-2121. Управляется водителем принудительно. Угловые скорости колес здесь всегда равны, что противоречит условиям движения автомобиля по кривой, приводит к износу резины и ухудшению управляемости на твердых покрытиях.

Вискомуфта

Вискомуфта — это многодисковая муфта, в которой передаваемый момент увеличивается с увеличением разницы между скоростями ведущего и ведомого валов.Используется в упрощенных системах постоянного полного привода и в качестве блокировки дифференциала.

Принцип действия вязкостной муфты основан на особых свойствах специальной силиконовой жидкости: при повышении температуры ее вязкость не уменьшается, как, например, у масла, а увеличивается. Вязкостная муфта представляет собой цилиндр, заполненный силиконовой жидкостью. Внутри него находится пакет перфорированных дисков, соединенных через один соответственно с ведущим и ведомым валами.

Полноприводная трансмиссия

В при нормальных условиях движения валы вращаются примерно с одинаковой скоростью: входной вал приводится в движение крутящим моментом от главной ведущей оси, а выходной вал вращает колеса, с которыми он связан. Когда колеса проскальзывающего первичного вала главной ведущей оси вращаются быстрее выходного (машина практически неподвижна), жидкость нагревается от трения о диски, и муфта начинает передавать больший момент на выходной вал.

Существенный недостаток вязкостной муфты: срабатывание муфты требует времени, а ее оптимальную характеристику сложно найти. Поэтому многие производители отказываются от вязкой муфты в пользу многодисковых муфт с электронным управлением.

Thorsen

С англ. TORQUE — крутящий момент и «SENSING» — чувствительные, то есть чувствительные к крутящему моменту … Сателлиты расположены в корпусе перпендикулярно его оси, соединены попарно друг с другом с помощью прямозубого зацепления и связаны с полуосевыми шестернями. червячной передачей.В свою очередь, полуосная шестерня, связанная с отстающим колесом, поворачивает сателлит, который с ним зацепляется, а он, в свою очередь, вращает второй сателлит и полуосную шестерню.

Такая жесткая кинематическая связь с колесами автомобиля дает возможность вращаться с разной скоростью … Силы трения, возникающие в червячной передаче из-за разницы моментов на колесах, осуществляют блокировку дифференциала. Недостаток конструкции — сложность изготовления, сборки агрегата в целом и ремонта.

Quife

Сателлиты расположены в два ряда параллельно оси вращения корпуса. Причем они не прикреплены к осям, а находятся в закрытых с двух сторон проемах корпуса. Правый ряд сателлитов (их может быть от 3 до 5) зацепляется с правой шестерней полуоси, левый — с левой. Кроме того, сателлиты из разных рядов связаны через один ряд.

Когда одно из колес начинает отставать, шестерня полуоси, связанная с ним, начинает вращаться медленнее, чем корпус дифференциала, и вращать сателлит, который зацепляется с ним.Он передает движение на связанный с ним сателлит, а тот, в свою очередь, на полуосную шестерню. Это обеспечивает различную частоту вращения колес в повороте.

Из-за разницы крутящих моментов на колесах возникают силы трения, которые осуществляют блокировку, что увеличивает тяговое усилие автомобиля, увеличивая его проходимость. Наибольшее распространение в тюнинге получили дифференциалы этого типа.

Здравствуйте дорогие читатели! Поговорим о механизме, который есть и будет на каждой машине — дифференциале.Что такое дифференциал в автомобиле и зачем он нужен? Дифференциал нужен для оптимального распределения крутящего момента при поворотах и ​​маневрировании, когда колеса начинают вращаться с разными угловыми скоростями.

Дифференциал, как мне кажется, должен быть капитализирован. Это самый первый сложный зубчатый механизм, изобретенный на заре автомобилестроения. Разобравшись с ним и испытав восторг человеческого гения, сумевшего так легко решить важную задачу, вы убедитесь, что по сути он прост как пять копеек, и какую задачу он решил!

Никто не думает о нем сейчас, он есть — и он есть, и всегда должен быть.Мы к этому привыкли. Но без него нет ни одной машины. это важнейший элемент трансмиссии!

Где находится дифференциал:

• на заднеприводном автомобиле в картере моста и совмещен с шестерней главной передачи;
• на переднем приводе, также совмещенный с главной передачей и, как правило, в одном картере с;
на
• они присутствуют как спереди, так и сзади, и совмещены с главными передачами;
• также в полноприводных автомобилях SUV и для оптимального распределения крутящего момента на все колеса добавлен третий дифференциал, установленный между осями в раздаточной коробке.

Дифференциалы, которые воздействуют на ведущие колеса, называются межколесными дифференциалами, а дифференциалы, распределяющие моменты между осями автомобиля, называются межосевыми дифференциалами.

Принцип работы дифференциала построен на идее планетарной коробки передач … В зависимости от использования типа шестерен дифференциалы бывают следующих типов: цилиндрические, конические, червячные.

Конический дифференциал обычно используется в межколесных дифференциалах.Цилиндрическая форма получила широкое распространение благодаря своей конструктивной простоте в межосевых дифференциалах. Червячная передача признана универсальной и самой бесшумной в работе, хотя и наиболее сложной в изготовлении, применяется как в межколесной, так и в межосевой.

Устройство дифференциала автомобиля

Рассмотрим конструкцию дифференциала автомобиля. Все дифференциалы основаны на одном принципе — принципе планетарной передачи. То есть у них есть полуосные шестерни и идущие по ним шестерни — сателлиты.

Корпус (чашка дифференциала) получает крутящий момент от шестерни главной передачи через оси ведущей шестерни и сами сателлиты и передает его на боковые шестерни.

В коническом дифференциале может быть два или четыре сателлита, это зависит от мощности автомобиля.

В конических и червячных дифференциалах их ровно в два раза больше, это связано с конструктивными особенностями дифференциалов данного типа. Пара сателлитов распределяется каждый на свою полуосную передачу.

Полуосевые шестерни, в планетарной передаче, их еще называют ярким названием «солнечные шестерни», уже передают крутящий момент на колеса. Левая и правая шестерни могут иметь разное количество зубьев, такие дифференциалы называют несимметричными. Асимметричные дифференциалы, соответственно, также имеют пары сателлитов с разным количеством зубцов (внимательно рассмотрите конический дифференциал на рисунке выше).

Несмотря на несимметричность, дифференциалы работают так же, как и симметричные, и то или иное представление конструкторов о компоновке этих механизмов обусловлено исключительно соображениями компактности и конструктивной необходимости.

Работа дифференциала

Работа межколесного дифференциала характеризуется тремя режимами:

1. движение по прямой;
2. работа в углах;
3. на скользкой дороге.

При движении прямо вперед силы распределяются поровну на каждое колесо, крутящий момент передается через корпус на сателлиты. Сателлиты не вращаются вокруг своих осей, соответственно полуоси вращаются с равными угловыми скоростями.

В свою очередь, дифференциал начинает работать, то есть выполнять ту работу, для которой он был создан. Внутреннее колесо начинает двигаться по меньшему радиусу, а внешнее колесо начинает двигаться по большому, угловые скорости на боковых шестернях начинают меняться. Сателлиты начинают вращаться вокруг своих осей, что увеличивает скорость внешней шестерни полуоси, идущей по внешнему радиусу колеса, и уменьшает угловую скорость внутренней шестерни, полуоси и колеса, движущегося по внутреннему радиусу. .

Сумма частот вращения боковых шестерен всегда соответствует частоте вращения ведомой шестерни главной передачи. Таким образом, при повороте сцепление колес всегда одинаковое, и внутреннее колесо никогда не проскальзывает при условии, что колеса прилегают к дороге.

Если автомобиль попадает в условия скользкой дороги, то колесо с меньшим сцеплением с дорогой начинает проскальзывать, вращаться быстрее, а колесо с большим сцеплением на дороге просто перестает вращаться и, по сути, машина просто стоит на месте с одним вращающимся колесом.Это минус дифференциала, который обусловлен его конструкцией.

С этим явлением можно бороться, и конструкторы придумали блокировку дифференциала. Но об этом в другой статье.

Спасибо за внимание! Перейдите к другой статье, там вы обязательно найдете много полезной информации. И поделитесь с друзьями в социальных сетях.

В конструкции современных автомобилей присутствует ряд узлов и агрегатов, обязательных для всех их марок, моделей, типов и типов.К ним, в первую очередь, относятся двигатель, коробка передач, тормозная система … В этот список входит и дифференциал.

В любой машине есть дифференциал, а в некоторых машинах установлено несколько таких агрегатов. Опытные автомобилисты прекрасно знают, что такое дифференциал в автомобиле, какую роль он играет и каких типов может быть. Тем же людям, которые остаются только начинающими автолюбителями, вероятно, будет полезно узнать об этом.

Конический автомобильный дифференциал: 1 — карданный вал; 2 — полуось ведущего колеса;

Дифференциал — это механизм, с помощью которого один и тот же крутящий момент передается на колеса одной оси, вращающиеся с разной скоростью.Кроме того, дифференциал используется для равномерного распределения крутящего момента между несколькими ведущими мостами.

В основу конструкции любого автомобильного дифференциала заложен принцип работы планетарной коробки передач. В зависимости от того, какой тип передачи вращательного движения используется, различают дифференциалы:

• Конический;
• Цилиндрический;
• Червь.

Конический дифференциал почти всегда устанавливается между колесами, установленными на одной оси.В качестве межосевого дифференциала обычно используется цилиндрический дифференциал, а червячный дифференциал отличается универсальностью. Наибольшее распространение получили дифференциалы конического типа, которые устанавливаются практически на все автомобили в качестве межколесных дифференциалов. Все их основные элементы также доступны в цилиндрических и червячных дифференциалах.

Корпус конического дифференциала (часто называемый чашей) получает крутящий момент от главной передачи и передает его на шестерни полуосей через так называемые сателлиты.Они выполняют функции планетарных шестерен, а что касается их количества, то в зависимости от конструктивных особенностей конкретного конического дифференциала их может быть от двух до четырех.

Если автомобиль движется по прямой дороге, сопротивление каждого колеса дороге одинаково. В этом случае вращения сателлитов не происходит, а вращение полуосевых шестерен осуществляется с равными угловыми скоростями. В момент поворота одно из колес, находящееся на внутреннем повороте, встречает большее сопротивление дороги, вращение его полуоси замедляется, сателлиты начинают вращаться.В результате скорость вращения внешнего колеса увеличивается, но крутящий момент остается таким же, как и на внутреннем колесе.

При движении по скользкой дороге, когда одно колесо пробуксовывает и движется с меньшей скоростью, ситуация аналогична ситуации на повороте, в результате чего автомобиль часто просто не может двигаться. Для увеличения крутящего момента на одном или другом колесе используется блокировка дифференциала.

Разновидности автомобильных дифференциалов

Помимо конической, цилиндрической и червячной передачи существуют и успешно применяются следующие типы дифференциалов: дифференциал с полной блокировкой, дифференциал Торсена, дифференциал Квайф, вязкостная муфта.

Дифференциал с полной блокировкой

Дифференциалы этого типа чаще всего используются на грузовиках и внедорожниках. Их блокировка активируется и деактивируется прямо из салона с помощью специального ключа водителя. Их используют для увеличения проходимости автомобилей.

Дифференциалы Thorsen

Дифференциалы

Thorsen были разработаны немецкой компанией Siemens. По сути, это комбинации конических и червячных дифференциалов.Дифференциалы Thorsen отличаются высоким КПД, однако их довольно сложно производить и обслуживать.

Дифференциал Quife

Отличительной особенностью дифференциалов данного типа является то, что сателлиты в них расположены параллельно оси вращения корпуса (чаши) и в два ряда. Кроме того, в процессе работы этих агрегатов генерируются силы трения, которые при необходимости автоматически блокируются, повышают проходимость и тягу транспортного средства. Чаще всего для тюнинга используются дифференциалы Quife.легковые автомобили и внедорожники.

Вискомуфта

Работа этого типа дифференциала основана на том же принципе, что и работа гидротрансформатора. Чаще всего вискомуфты используются в автомобилях с полным приводом и используются для того, чтобы обеспечить соединение передних колес с задними по следующему принципу: если часть из них пробуксовывает, то крутящий момент передается на другие, благодаря которым решается проблема скольжения. Конструктивно вязкая муфта представляет собой цилиндр, в котором находится пакет металлических дисков с отверстиями, погруженных в вязкую жидкость и соединенных с валами (как ведущими, так и ведомыми).В зависимости от температуры изменяется вязкость жидкости, на которой основан принцип работы данного агрегата.

Применение дифференциалов, их достоинства и недостатки

В тех автомобилях, у которых только один ведущий мост, устанавливается один дифференциал. Автомобили с двумя и более ведущими мостами оснащаются дифференциалами, установленными в каждом из них. В автомобилях повышенной проходимости с двумя ведущими мостами устанавливаются три дифференциала: по одному на каждую из осей и по одному между ними.В тех же транспортных средствах, которые имеют более двух ведущих мостов, используются так называемые межвагонные дифференциалы.

Дифференциал выполняет две функции:

• передача энергии двигателя колесам, позволяя им вращаться с разной скоростью;
• уменьшение передаточного числа от двигателя к колесам;

Для чего нужен дифференциал?
При повороте колеса машины вращаются с разной скоростью. Вы можете убедиться в этом, посмотрев на анимацию, в том же месте, вы можете увидеть, что колеса движутся по другому пути, колесо, которое движется по меньшему радиусу, движется по меньшему пути.Это также можно увидеть из формулы, описывающей длину окружности L = 2 * pi * r, меньший радиус означает меньший путь. Отметим также, что траектория движения передних и задних колес разная.

Для переднеприводного автомобиля ведущие колеса передние, для заднего привода соответственно задние. Ведущие колеса соединены друг с другом таким образом, что двигатель или трансмиссия могут вращать оба колеса одновременно. Другая пара колес, назовем их ведомыми, не связаны между собой жестко и могут вращаться независимо друг от друга.Если бы у вашей машины не было дифференциала, колеса вращались бы с одинаковой скоростью, и включить такую ​​машину было бы сложно. Тогда одно колесо должно было бы скользить. С качественными современными дорогами и шинами для этого потребуется немало усилий.

Дифференциал — это устройство, которое разделяет крутящий момент двигателя, позволяя каждому колесу вращаться с разной скоростью. Дифференциал применяется во всех современных легковых и грузовых автомобилях, а также во многих полноприводных автомобилях … В полноприводных автомобилях дифференциал размещен на передней и задней паре колес, поскольку каждая пара является ведущей.Некоторое время в полноприводных системах не было дифференциала между передними и задними колесами.

Открытый дифференциал.
Начнем с самого простого типа дифференциала, имя которому — открытый дифференциал.
Когда автомобиль едет прямо по дороге, оба ведущих колеса вращаются с одинаковой скоростью. Ведущая шестерня вращает ведомую шестерню, на которой закреплены сателлиты. Когда машина движется прямо, ни один из спутников не вращается вокруг своей оси.
Обратите внимание, что количество зубьев на приводном валу меньше, чем на зубчатом колесе. Возможно, вы слышали такой термин, как передаточное число заднего моста … Если передаточное число составляет от 4 до 10, это означает, что количество зубьев ведущей шестерни соотносится с количеством зубьев на зубчатом колесе как от 4 до 10.
Когда машина поворачивает, колеса вращаются с разной скоростью.
На приведенной выше анимации вы можете видеть, что при повороте спутники начинают вращаться, позволяя колесам двигаться с разной скоростью.

Дифференциал и тяга.
Открытый дифференциал всегда создает одинаковый крутящий момент для каждого колеса.
Есть два фактора, которые определяют, какой крутящий момент будет приложен к колесу:

Когда дорога сухая и сцепление колеса хорошее, крутящий момент, который будет приложен к колесу, определяет двигатель и коробку передач. Если сцепление колеса плохое, например, на льду, величина крутящего момента будет ограничена до такого значения, при котором колеса не будут проскальзывать. Таким образом, даже при достаточном крутящем моменте от мотора необходимо обеспечить хорошее сцепление с дорогой.

По тонкому льду.
При движении по льду, чтобы колеса не пробуксовывали на старте, нужно трогаться со второй или даже третьей передачи. Это передает меньший крутящий момент на колеса.
А что будет, если одно ведущее колесо окажется по земле, а второе по льду? Проблема на машине с открытым дифференциалом.
Необходимо помнить, что открытый дифференциал передает одинаковый крутящий момент на оба колеса. Максимальный крутящий момент будет ограничен крутящим моментом, который может быть приложен к колесу на льду, который очень мал, и колесо с хорошим сцеплением будет получать такой же крутящий момент.В результате машина будет двигаться очень медленно.
Внедорожник.
Открытый дифференциал может создать массу неудобств при движении по пересеченной местности. Даже если автомобиль полностью управляемый и имеет открытый дифференциал, он все равно может застрять. Если одно из передних или задних колес оторвется от земли и будет вращаться в воздухе, двигаться будет невозможно.
Решение этой проблемы — дифференциал повышенного трения. Дифференциал повышенного трения использует различные механизмы для обеспечения нормального дифференциала скорости.Когда одно из колес скользит, этот крутящий момент передается на другое колесо.
Вискомуфта.
Вискомуфта часто используется в полноприводных автомобилях. Обычно его используют для соединения передней и задней пар колес, при этом, если передние начинают буксовать, крутящий момент передается на задние колеса и наоборот.
Вязкостная муфта имеет два набора пластин внутри герметичного корпуса, заполненного жидкостью, как показано выше. Каждый набор пластин соединен с валом.В нормальных условиях оба набора пластин в жидкости вращаются с одинаковой скоростью.
Когда одна пара колес начинает вращаться быстрее, это означает, что колеса буксуют. Набор пластин, соответствующий этому колесу, начинает вращаться быстрее, но благодаря свойствам жидкости скорости пластин задних и передних колес выравниваются. К нескользящим колесам прилагается более высокий крутящий момент.

Например, при пробуксовке передних колес автомобиля вязкостная муфта замыкается и передает момент на заднюю ось.При повороте автомобиля разница скоростей меньше, чем при буксовании одного колеса. Чем быстрее диски вращаются относительно друг друга, тем больший крутящий момент передается вязкостной муфтой. Сцепление не мешает при прохождении поворотов, потому что крутящий момент во время поворота очень низкий. Передача крутящего момента не произойдет, пока не начнется скольжение. Простой эксперимент с яйцом поможет понять, как работает вязкая муфта. Если положить яйцо на кухонный стол, скорлупа и желток останутся неподвижными.Теперь, если раскрутить яйцо, желток попытается догнать скорлупу.
Чтобы доказать, что желток крутится, быстро остановите яйцо, а затем отпустите его снова — яйцо будет вращаться (если, конечно, оно не сварено вкрутую). В этом эксперименте мы используем силу трения между скорлупой и желтком. В вязкостной муфте сила прикладывается между жидкостью и набором пластин так же, как к яйцу.
Самоблокирующийся дифференциал.
Дифференциал повышенного трения состоит из тех же частей, что и открытый, плюс добавлен электрический, пневматический или гидравлический механизм для блокировки двух выходных шестерен вместе.Этот механизм обычно активируется вручную переключателем, после активации оба колеса будут вращаться с одинаковой скоростью. Если одно колесо оторвется от земли, другое продолжит вращаться, как будто ничего не изменилось. Дифференциал
Torsen — чистое механическое устройство, не содержащее электроники или вязких жидкостей. Как только одно колесо теряет сцепление с дорогой, система связывает колеса вместе. Например, если дифференциал Torsen разработан с передаточным отношением 5: 1, это позволяет в пять раз увеличить нагрузку на колесо с хорошим сцеплением.Торсен не выравнивает крутящий момент на колесах, а направляет его на более «нагруженную» ось.

Служит для распределения приложенного к нему крутящего момента между выходными валами и позволяет им вращаться с неравными угловыми скоростями.

Когда колесное транспортное средство движется с поворотом, внутреннее колесо каждой оси проходит меньшее расстояние, чем его внешнее колесо, и колеса одной оси проходят разные пути по сравнению с колесами других осей.

Колеса транспортного средства преодолевают неравные пути при движении по неровностям на прямых участках и поворотах, а также при прямолинейном движении по ровной дороге с разным радиусом качения колес, например, при неодинаковом давлении воздуха в шинах и износ шин или неравномерное распределение нагрузки на автомобиль.

Если бы все колеса вращались с одинаковой скоростью, это неизбежно привело бы к их пробуксовке и проскальзыванию относительно опорной поверхности, что привело бы к повышенному износу шин, увеличению нагрузок в механизмах трансмиссии, расходу мощности двигателя на скольжение. и проскальзывание, увеличение расхода топлива, а также затруднение поворота транспортного средства … Таким образом, колеса транспортного средства должны иметь возможность вращаться с неравными угловыми скоростями относительно друг друга.Для неведущих колес это обеспечивается тем, что они свободно установлены на своих осях и каждое из них вращается независимо друг от друга. Для ведущих колес это обеспечивается установкой в ​​их привод дифференциалов.

Основные типы дифференциалов

По расположению дифференциалы подразделяются на:

• межколесная (распределение крутящего момента между ведущими колесами одной оси)
• межосевой (распределяющий момент между главными шестернями двух ведущих мостов)
• центральный (распределяющий момент между группой ведущих осей)

По соотношению крутящих моментов на ведомых валах дифференциалы могут быть:

• симметричный (моменты на ведомых валах всегда равны между собой)
• несимметричный (соотношение моментов на ведомых валах не равно единице)

Также различают дифференциалы:

• неблокируемый
• заблокировано принудительно
• самоблокирующийся

По конструкции дифференциалы делятся на:

• коническая
• цилиндрический
• кулачок
• червь

В некоторых случаях вместо дифференциалов устанавливают такие механизмы, как муфты свободного хода.

В настоящее время на колесной технике наиболее распространены конические симметричные неблокируемые дифференциалы.

Видео: Как работает дифференциал?

Дифференциальные цепи

Рис. Схемы простых дифференциалов с постоянным соотношением моментов на ведомых валах: а — симметричный конический; б — симметричный цилиндрический; в — несимметричный цилиндрический; г — асимметричный конический; 1, 8 — полуоси дифференциала правый и левый; 2, 6 — шестерни левой и правой полуосей; 3 — спутник; 4 — корпус дифференциала; 5 — ведомое колесо главной передачи; 7 — ось вращения сателлитов; 9 — солнечная шестерня; 10 — планетарная передача

Рис.Межколесный симметричный конический дифференциал: 1, 8 — чашки дифференциала; 2, 7 — шайбы опорные для полуосевых передач; 3, 6 — полуосевые шестерни; 4 — шайба опоры сателлита; 5 — спутники; 9 — крестовина

Рис. Схемы несимметричных дифференциалов: а — коническая; б — цилиндрический

Рис. Кулачковый дифференциал автомобиля ГАЗ-66-11 (а) и схема его работы (б): 1 — внутренняя звездочка; 2 — сепаратор; 3 — внешняя звездочка; 4 — чашка дифференциала; 5 — бисквит

Рис.Блокируемый межколесный дифференциал: 1 — сцепление; 2 — обод зубчатый

Рис. Межосевой дифференциал автомобиля КамАЗ-5320: 1 — карданный вал; 2 — уплотнительная манжета; 3 — корпус дифференциала; 4, 7 — шайбы опорные; 5, 17 — чашки дифференциала; 6 — спутник; 8 — датчик блокировки; 9 — заливная пробка; 10 — пневмошлюз; 11 — заглушка; 12 — стопорное кольцо; 13 — муфта зубчатая; 14 — муфта блокировки; 15 — сливная пробка; 16 — шестерня привода среднего моста; 18 — крестовина; 19 — шестерня привода заднего моста; 20 — болт крепления чашек; 21 — подшипник; 22 — крышка подшипника

Рис.Работа межколесного дифференциала: а — общая схема; б — при движении прямо; в — при повороте; 1 — корпус дифференциала; 2, 5 — полуосевые шестерни; 3 — крестовина: 4, 6 — сателлиты; 7 — ведущая шестерня главной передачи; 8, 9 — полуоси; 10 — ведомая шестерня главной передачи

Рис. Межосевой дифференциал Torsen: 1, 3 — шестерни правой и левой полуосей; 2 — корпус дифференциала; 4 — сателлит, связанный с шестерней правой полуоси; 5, 7 — вторичные валы дифференциалов; 6 — сателлит, связанный с шестерней левой полуоси

Дифференциальный блок

Дифференциальный блок:

Дифференциалы — это разновидность коробки передач, которая почти всегда используется в один из двух способов.В одном из них он получает один ввод и предоставляет два выходы; это есть в каждом автомобиле. В автомобилях и других колесных транспортных средств, дифференциал позволяет каждому из ведущих колес вращаться на разные скорости, обеспечивая при этом равный крутящий момент для каждого из них. В другом, реже встречается, он объединяет два ввода для создания вывода, который сумма (или разность) входов. В автомобильной промышленности дифференциал и его корпус иногда собирательно называют «тыквой» (потому что корпус напоминает тыкву).

Назначение: —

Коробка передач дифференциала выполняет следующие функции:

· Избегайте заноса задних колес на дороге превращение.

· Уменьшает скорость внутренних колес и увеличивает скорость внешних колес при рисовании кривой.

· Сохраняет равные скорости всех колес при движении по прямой дороге.

· Устраняет одну жесткую заднюю ось и обеспечивает муфта между двумя задними мостами.

Следующее описание дифференциала относится к «традиционные» заднеприводные или переднеприводные легковые автомобили или грузовики:

Питание осуществляется от двигателя, через трансмиссию или коробки передач, к ведущему валу, называемому карданным валом, который движется к дифференциал.На конце карданного вала установлена ​​шестерня со спиральной конической шестерней. заключен в сам дифференциал, и он входит в зацепление с большой спиралью коническая коронная шестерня, называемая коронным колесом. Кольцо и шестерня могут зацепиться в гипоидном ориентация.

Зубчатый венец прикреплен к держателю, который удерживает то, что иногда называемый пауком, группа из четырех конических шестерен в прямоугольнике, поэтому каждая коническая шестерня входит в зацепление с двумя соседями и вращается против третьей, которая он обращен лицом и не зацепляется.Две из этих зубчатых звездочек выровнены на та же ось, что и коронная шестерня, и привод полуоси, соединенные с автомобилем ведущие колеса.

Это так называемые боковые шестерни. Две другие шестерни паука выровнены по перпендикулярной оси, которая меняет ориентацию с кольцом вращение шестерни. Эти две шестерни просто называются ведущими шестернями, а не перепутал с главной ведущей шестерней. (В других конструкциях пауков используются разные количество ведущих шестерен в зависимости от требований к долговечности.)

По мере вращения носителя изменение ориентации оси шестерни передает движение зубчатого венца движению стороны шестерни, нажимая на них, а не поворачиваясь против них (то есть одно и то же зубья остаются в контакте), но поскольку зубчатые колеса не ограничены вращаясь друг против друга, в этом движении боковые шестерни могут вращаться в противоположных направлениях относительно зубчатого венца и друг друга под одной и той же силой (в этом случае одни и те же зубы не контактируют).

Так, например, если машина поворачивает направо, главная коронная шестерня может сделать 10 полных оборотов. За это время левое колесо будет делать больше оборотов, потому что ему нужно двигаться дальше, и правое колесо будет делать меньше вращений, так как у него меньшее расстояние для перемещения. Боковые передачи будет вращаться в противоположных направлениях относительно зубчатого венца, скажем, на 2 полных поворачивает каждый (4 полных оборота друг относительно друга), в результате чего левое колесо совершает 12 оборотов, а правое колесо делает 8 оборотов.

Вращение зубчатого венца всегда среднее вращения боковых шестерен. Вот почему, если колеса сняты с заземлите при выключенном двигателе, а ведущий вал удерживается (предотвращая шестерня от поворота внутри дифференциала), вращение одного колеса вручную вызывает другой вращается в противоположном направлении на ту же величину.

Когда транспортное средство движется по прямой линии, не должно быть дифференциального движения планетарной системы шестерен, кроме минутные движения, необходимые для компенсации небольших различий в колесе диаметр, неровности дороги (которые делают колесо длиннее или короче) путь) и т. д.

Типы дифференциалов в автомобилях

Что делают дифференциалы

Дифференциал — это потрясающая автомобильная техника. Хотя разные автопроизводители используют разные типы дифференциалов, все они служат одной цели. Они учитывают разницу в скорости между двумя выходными валами.Они могут позволить двум колесам на одной оси вращаться с разной скоростью или, в приложениях AWD или 4WD, они позволяют передним и задним колесам вращаться с разной скоростью.

Некоторые дифференциалы представляют собой дифференциалы повышенного трения, которые предотвращают вращение двух колес с разной скоростью. Это помогает в ситуациях с низким сцеплением. Дифференциалы повышенного трения являются неотъемлемой частью многих систем полного привода.

Мы объясним, почему вы можете захотеть, чтобы ваши колеса вращались с разной скоростью, как работает дифференциал и какие бывают типы.

Почему автомобили отличаются друг от друга: разница в скорости колес

Как упоминалось выше, дифференциал позволяет колесам по обе стороны от ведомой оси вращаться с разной скоростью. Если бы вы ехали только по прямой, в этом не было бы необходимости, и вы могли бы вставить прочный вал между двумя колесами. Однако это сделало бы поворот очень трудным из-за явления, известного как рулевое управление Акермана.

За поворот внешние колеса преодолевают большее расстояние, чем внутренние.Представьте, что вы и группа друзей держитесь за руки, образуя горизонтальную линию. А теперь представьте, что вы и ваш друг идете по цепи по прямой. Вы все преодолеете одинаковое расстояние за одно и то же время. А теперь представьте, что вы решили повернуть, сохранив прямую линию. Ваш друг, находящийся внутри очереди, преодолеет гораздо меньшее расстояние, чем ваш друг, находящийся вне очереди. Эти два представляют собой внутреннюю и внешнюю шины соответственно.

Они преодолевают разное расстояние за одно и то же время.Если вы помните уроки физики в средней школе, вы знаете, что скорость — это расстояние, разделенное на время. Поскольку внешняя шина проходит большее расстояние за то же время, она должна ехать быстрее.

Также существует разница в скорости вращения колес от передней части к задней части автомобиля. На автомобилях с 2-х осевым приводом эта разница не имеет значения, так как неуправляемые колеса вращаются свободно. Однако в 4WD или AWD передние и задние колеса вращаются вместе. Системы постоянного и полного привода устанавливают дифференциал между двумя комплектами осей (чтобы узнать больше о AWD и 4WD, см. ознакомьтесь с нашей статьей на эту тему).Это потому, что в повороте задние колеса проходят большее расстояние, чем передние.

Теперь, когда вы знаете, зачем нужны дифференциалы, давайте поговорим о том, как они работают. Начнем с самого простого типа: открытого дифференциала.

Различные типы дифференциалов

Как работает открытый дифференциал

Внутри крышки дифференциала вы найдете дифференциал. Он состоит из корпуса с зубчатым венцом и шестерен (и / или других механических частей) внутри корпуса.В автомобиле с задним приводом он получает мощность от конической шестерни на конце приводного вала и передает ее на два колеса, позволяя им вращаться с разной скоростью. В автомобилях с передним приводом и полным приводом передний дифференциал может быть размещен в трансмиссии как часть так называемой трансмиссии. Там выход трансмиссии поворачивает непосредственно корпус переднего дифференциала.

Открытый дифференциал имеет шестерни, называемые крестовинами, которые соединены непосредственно с корпусом дифференциала.Они зацепляются с шестерней на конце каждой оси. При нормальной работе при движении по прямой эти крестовины двигаются вперед вместе с корпусом и толкают ось вперед. Звездочки не вращаются вокруг своей оси при движении по прямой.

В повороте, когда одно колесо должно вращаться быстрее, шестерня на конце его оси начинает вращаться быстрее. Шестерни крестовины позволяют это путем поворота. Когда они поворачиваются, они движутся вперед через более медленную ось. Это означает, что более быстрая ведущая передача может двигаться вперед относительно более медленной ведущей оси.Это хорошо для того, чтобы колеса могли двигаться с разной скоростью, что делает поворот плавным.

Тем не менее, такое свободное передвижение является помехой в ситуации поскользнуться. Допустим, одно из ваших ведущих колес на льду и очень быстро крутится. Механическая сила всегда идет самым легким путем, поэтому она переходит к прялке. Трение между колесом и шиной, то, что мы обычно называем тягой, не дает этому колесу вращаться. Зубчатые шестерни позволяют вращающейся ведущей оси продолжать вращаться вперед вокруг другой ведущей оси.Скользкое колесо будет продолжать вращаться, а колесо с тягой не будет вращаться, и вы застрянете или попадете в занос, в зависимости от ситуации, в которой вы оказались, когда столкнулись со льдом.

Чтобы предотвратить проблемы с тягой открытых дифференциалов, инженеры изобрели дифференциалы повышенного трения. У дифференциалов повышенного трения есть способ задействовать колесо, которое имеет тягу, и передать мощность на это колесо. Существует несколько различных способов решения этой задачи, в результате которых создается ряд типов дифференциалов повышенного трения.

Как работают дифференциалы разных типов сцепления

Во многих дифференциалах повышенного трения используются блоки сцепления для зацепления обеих осей с картером дифференциала. Эти дифференциалы более или менее похожи на открытый дифференциал с ведущими шестернями и крестовинами. Однако в этом случае между каждой осью и корпусом есть блоки сцепления. Один из способов включения сцеплений — это использование пружины или ряда пружин между двумя осевыми шестернями, чтобы протолкнуть шестерни в пакеты сцепления.При прямолинейном движении шестерни входят в зацепление с пакетами сцепления и вращаются вместе с корпусом дифференциала. При повороте колеса могут вращаться с разной скоростью, если крутящий момент на одном колесе способен преодолевать силу сцепления и пружины (ей). Эта установка хорошо известна по ее использованию в системе GM Positraction. Это настолько распространено, что многие люди небрежно назовут любой дифференциал повышенного трения «Posi». Даже если одно колесо вращается, другое все равно соединено с корпусом дифференциала и получает мощность.

В другом типе дифференциала повышенного трения с муфтой сцепления используются нажимные кольца. Шестерни крестовины вместо того, чтобы быть соединенными с корпусом, находятся на валу, который находится между двумя прижимными кольцами. Каждое нажимное кольцо может вдавливаться в муфту с обеих сторон дифференциала. На нажимных кольцах имеется выемка в том месте, где находится вал крестовины. Паз позволяет ограничить перемещение вала. Одно колесо может вращаться быстрее другого, но только до тех пор, пока вал крестовины не достигнет предела своей выемки.Когда вал достигает этой точки, сила слегка раздвигает нажимные кольца, что толкает их в пакеты сцепления. Тогда обе ведущие шестерни войдут в зацепление с картером дифференциала, и оба колеса начнут вращаться вместе.

Насечка может быть оформлена по-разному для достижения разных эффектов. В одностороннем дифференциале повышенного трения выемка имеет треугольную форму и позволяет только валу крестовины двигаться вперед. Это означает, что дифференциал блокируется только при ускорении.Двусторонний дифференциал повышенного трения имеет ромбовидную выемку, которая позволяет валу двигаться вперед или назад. Это означает, что он может срабатывать и во время замедления. Также существует так называемый 1,5-ступенчатый дифференциал. Это означает, что выемка длиннее в прямом направлении. Для блокировки дифференциала при ускорении требуется больше силы, чем при замедлении.

Некоторые автопроизводители используют дифференциалы с электронным управлением. Обычно это дифференциалы пакета сцепления, когда сцепление включается сигналом с компьютера транспортного средства, если проскальзывание колеса указывается разницей в показаниях датчиков скорости вращения колес.

Принцип работы дифференциала планетарной передачи

Другой способ создания дифференциала повышенного трения — использование планетарных передач. В базовой системе оси соединены с солнечной шестерней. Планетарные шестерни каждого набора несколько выступают и могут зацепляться друг с другом. Колеса могут вращаться по отдельности до точки, в которой планетарные шестерни входят в зацепление друг с другом и блокируют две оси вместе.

Дифференциал с цилиндрической зубчатой ​​передачей

Более сложный вариант этой идеи — косозубый дифференциал.Эта система хорошо известна под торговой маркой Torsen. Audi часто использует дифференциалы Torsen.

В дифференциале Torsen каждая ось заканчивается винтовой червячной передачей. На каждой червячной передаче едет набор цилиндрических червячных колес, соединенных с корпусом дифференциала. Червячные колеса заканчиваются прямозубыми шестернями, которые входят в зацепление друг с другом. Червячные передачи могут заставить червячные колеса вращаться вокруг своей оси, но червячные колеса не могут заставить червячные передачи вращаться. При прямолинейном движении корпус поворачивается вперед, и червячные колеса вращают червячные передачи.При этом червячные колеса не вращаются вокруг своих осей.

В повороте одно колесо вращается медленнее, чем корпус дифференциала. В этом случае червячная передача на этой оси поворачивает червячное колесо назад, поскольку червячное колесо и корпус движутся вперед по червячной передаче. Другое колесо вращается быстрее, чем корпус, поэтому червячная передача поворачивает червячное колесо вперед. Две прямозубые шестерни вращаются в противоположных направлениях, что не вызывает заедания.

Если одно колесо пробуксовывает, то, как и внешнее колесо при повороте, его червячная передача будет вращаться вперед, а червячное колесо — вперед.За исключением того, что в этом случае колесо с тягой не движется назад относительно корпуса. Это означает, что червячное колесо не вращается. Таким образом, червячное колесо вращающейся оси хочет зацепить червячное колесо другой оси, что, в свою очередь, заставит его зацепиться с червячной передачей другой оси. Однако помните, что червячное колесо не может вращать червячную передачу. Это блокирует все вместе и заставляет корпус вращать обе червячные шестерни и обе оси вместе. Это придает крутящий момент колесу с тягой.

Дифференциалы с жидкостью: вязкостные муфты

Некоторые дифференциалы могут использовать жидкость для соединения двух осей. Один тип вязкостной муфты, обычно используемый Subaru, использует ряд ребер и дисков для перемещения жидкости. Одна ось соединена напрямую с корпусом дифференциала. Внутри корпуса есть несколько ребер. Другая ось имеет ряд дисков, которые находятся между плавниками, но не касаются их. Гидравлическая жидкость заполняет пространство между дисками и ребрами в корпусе.Обычно жидкость заставляет ребра и диски вращаться с одинаковой скоростью, в результате чего два колеса вращаются с одинаковой скоростью. В повороте колеса могут вращаться с разной скоростью, потому что жидкость создает лишь ограниченное трение. Однако, если одно колесо начинает вращаться, вращающиеся диски или ребра ускоряют поток жидкости, что увеличивает вязкость или толщину жидкости. Это оказывает большую силу на ребра или диски (в зависимости от того, какие из них связаны с колесом с тягой) и заставляет их вращаться вместе с подключенной осью, передавая мощность на колесо с тягой.

Другой способ добиться подобного эффекта — использовать геороторные насосы. По сути, ведущая ось действует как ротор в насосе для создания гидравлического давления. Это давление может привести в движение шестерню другой оси. Джип иногда использовал эту систему.

Блокировка дифференциала

Некоторые автомобили, обычно грузовики, предназначенные для бездорожья, используют регулируемые дифференциалы блокировки. Эти дифференциалы очень похожи на дифференциалы повышенного трения с муфтой сцепления.Однако при выборе блокировки дифференциала водитель может выбрать блокировку дифференциала. Сжатый воздух, кабель или электронные соленоиды входят в зацепление с блоками сцепления.

Катушки

Золотник — это вообще не дифференциал. Это создает жесткую связь между двумя колесами. Это упрощает отключение питания, но является серьезным препятствием для поворота. Золотники — это улучшенная производительность, предназначенная для линейной скорости. Они идеально подходят для дрэг-рейсинга и мало пригодны для езды по дороге.

Дифференциалы повышенного трения в полноприводных и полноприводных автомобилях

Как упоминалось выше, во многих системах полного привода и полного привода используется дифференциал повышенного трения, позволяющий передним и задним колесам вращаться с разной скоростью. В этих системах использовались многие типы дифференциалов. Внутреннее устройство остается таким же, как описано выше, но валы ведут к переднему и заднему дифференциалам, а не к двум колесам на одной оси.

% PDF-1.6 % 1 0 объект > эндобдж 4 0 obj / ModDate (D: 20070421125349 + 02’00 ‘) >> эндобдж 2 0 obj > транслировать 2007-04-21T12: 53: 49 + 02: 002007-04-21T12: 51: 31 + 02: 002007-04-21T12: 53: 49 + 02: 00 Выход TeX 2007.04.15: 1928application / pdfuuid: 82481ccf-c1ed-4744-83c6-a0d421b5ffe4uuid: e227da10-1af9-4d27-9af2-a737a1efedf9dvipdfm 0.13.2c, Авторские права © 1998, Марк А. Уикс конечный поток эндобдж 3 0 obj > эндобдж 5 0 obj > эндобдж 6 0 obj > эндобдж 7 0 объект > эндобдж 8 0 объект > эндобдж 9 0 объект > эндобдж 10 0 obj > эндобдж 11 0 объект > эндобдж 12 0 объект > эндобдж 13 0 объект > эндобдж 14 0 объект > эндобдж 15 0 объект > эндобдж 16 0 объект > эндобдж 17 0 объект > эндобдж 18 0 объект > эндобдж 19 0 объект > эндобдж 20 0 объект > эндобдж 21 0 объект > эндобдж 22 0 объект > эндобдж 23 0 объект > эндобдж 24 0 объект > эндобдж 25 0 объект > эндобдж 26 0 объект > эндобдж 27 0 объект > эндобдж 28 0 объект > эндобдж 29 0 объект > эндобдж 30 0 объект > эндобдж 31 0 объект > эндобдж 32 0 объект > эндобдж 33 0 объект > эндобдж 34 0 объект > эндобдж 35 0 объект > эндобдж 36 0 объект > эндобдж 37 0 объект > эндобдж 38 0 объект > эндобдж 39 0 объект > эндобдж 40 0 объект > эндобдж 41 0 объект > эндобдж 42 0 объект > эндобдж 43 0 объект > эндобдж 44 0 объект > эндобдж 45 0 объект > эндобдж 46 0 объект > эндобдж 47 0 объект > эндобдж 48 0 объект > эндобдж 49 0 объект > эндобдж 50 0 объект > эндобдж 51 0 объект > эндобдж 52 0 объект > эндобдж 53 0 объект > эндобдж 54 0 объект > эндобдж 55 0 объект > эндобдж 56 0 объект > эндобдж 57 0 объект > эндобдж 58 0 объект > эндобдж 59 0 объект > эндобдж 60 0 объект > эндобдж 61 0 объект > эндобдж 62 0 объект > эндобдж 63 0 объект > эндобдж 64 0 объект > эндобдж 65 0 объект > эндобдж 66 0 объект > эндобдж 67 0 объект > эндобдж 68 0 объект > эндобдж 69 0 объект > эндобдж 70 0 объект > эндобдж 71 0 объект > эндобдж 72 0 объект > эндобдж 73 0 объект > эндобдж 74 0 объект > эндобдж 75 0 объект > эндобдж 76 0 объект > эндобдж 77 0 объект > эндобдж 78 0 объект > эндобдж 79 0 объект > эндобдж 80 0 объект > эндобдж 81 0 объект > эндобдж 82 0 объект > эндобдж 83 0 объект > эндобдж 84 0 объект > эндобдж 85 0 объект > эндобдж 86 0 объект > эндобдж 87 0 объект > эндобдж 88 0 объект > эндобдж 89 0 объект > эндобдж 90 0 объект > эндобдж 91 0 объект > эндобдж 92 0 объект > эндобдж 93 0 объект > эндобдж 94 0 объект > эндобдж 95 0 объект > эндобдж 96 0 объект > эндобдж 97 0 объект > эндобдж 98 0 объект > эндобдж 99 0 объект > эндобдж 100 0 объект > эндобдж 101 0 объект > эндобдж 102 0 объект > эндобдж 103 0 объект > эндобдж 104 0 объект > эндобдж 105 0 объект > эндобдж 106 0 объект > эндобдж 107 0 объект > эндобдж 108 0 объект > эндобдж 109 0 объект > эндобдж 110 0 объект > эндобдж 111 0 объект > эндобдж 112 0 объект > эндобдж 113 0 объект > эндобдж 114 0 объект > эндобдж 115 0 объект > эндобдж 116 0 объект > эндобдж 117 0 объект > эндобдж 118 0 объект > эндобдж 119 0 объект > эндобдж 120 0 объект > эндобдж 121 0 объект > эндобдж 122 0 объект > эндобдж 123 0 объект > эндобдж 124 0 объект > эндобдж 125 0 объект > эндобдж 126 0 объект > эндобдж 127 0 объект > эндобдж 128 0 объект > эндобдж 129 0 объект > эндобдж 130 0 объект > эндобдж 131 0 объект > эндобдж 132 0 объект > эндобдж 133 0 объект > эндобдж 134 0 объект > эндобдж 135 0 объект > эндобдж 136 0 объект > эндобдж 137 0 объект > эндобдж 138 0 объект > транслировать конечный поток эндобдж 139 0 объект > транслировать 1.mů | v7-6YbGZ * jV = q * s8nL, tYC8JIg W0Q7gu> конечный поток эндобдж 144 0 объект > эндобдж 145 0 объект > эндобдж 146 0 объект > транслировать конечный поток эндобдж 147 0 объект > транслировать 1.00028 0 0 1.00028 72720 см конечный поток эндобдж 148 0 объект > транслировать xS030PHW

Обыкновенные дифференциальные уравнения — Моделирование автомобиля — Задание 7 | ME 2016

Page 1 ME 2016 Осенний семестр 2007 Вычислительные методы 3-0-3 Домашнее задание 7 Решение ODE — моделирование автомобиля Срок сдачи: понедельник, 19 ноября 2007 г., за час до занятия ВАЖНОЕ ЗАМЕЧАНИЕ ПО ИСПОЛЬЗОВАНИЮ T-SQUARE Мы у всех возникли серьезные проблемы с t-квадратом в последние два раза, когда должны были быть выполнены задания.Сотрудники службы поддержки определили, что проблемы возникли с инструментом «Автоматическая отправка заданий». В результате они отключили функцию автоматической отправки. Таким образом, вы обязаны подать заявку. Итак, как и раньше, вы можете загрузить свой zip-файл, используя файл «Сохранить как черновик», но вам придется вернуться и нажать последнюю кнопку «Отправить», иначе ваше задание не будет отправлено. Однако помните, как только вы нажмете кнопку «Отправить», вы не сможете вернуться и загрузить обновленную версию.Из-за большого количества студентов в ME2016 мы не можем принять исправленные версии после того, как вы отправите их. Описание и результаты В этом задании вы разработаете симулятор автомобиля. По сравнению с системой дифференциальных уравнений, которую мы решили в классе, эта модель на порядок сложнее. Тем не менее, вы увидите, что механизм решения остается в основном тем же. Цели обучения этого задания: • улучшить ваше понимание численного решения ODE • узнать о моделировании физических систем в Matlab • узнать о различных решателях ODE в Matlab • узнать, как отлаживать ваш код Предпосылки Последние два домашних задания этого семестра (HW7 и HW8) носят интегративный характер.То есть вы будете опираться на несколько предыдущих домашних заданий и объединить части предыдущих решений в решения HW7 и HW8. Итак, то, что может показаться большим объемом работы, на самом деле больше сокращает и вставляет, чем написание нового кода. Вы также заметите, что многие численные методы, которые мы изучали в течение семестра, объединены в последних двух заданиях. Вам будет предложено определить эти методы в Задаче 3. В HW8 моделирование, разработанное в этом задании, будет дополнительно расширено, и к результату будет применена оптимизация.Это объединит большинство численных алгоритмов, которые мы изучили в этом семестре! В этом задании основное внимание уделяется моделированию динамического поведения автомобиля: как положение и скорость автомобиля меняются как функция времени? В частности, вы будете оценивать характеристики автомобиля в гонке сопротивления — как быстро вы сможете финишировать в гонке на четверть мили? Мы полагаемся на обыкновенное дифференциальное уравнение второго порядка, которое определяет движение автомобиля; не существует аналитического решения в замкнутой форме для дифференциального уравнения.Вместо этого вам необходимо вычислить производные положения и скорости численно, объединив все модели для отдельных компонентов трансмиссии, как показано на рисунке на следующей странице. При разработке модели следует учитывать следующие моменты: • Основной блок на графике ниже — это блок «автомобиль» — он определяет дифференциальные уравнения как функцию автомобиля и сил сопротивления. Все остальные блоки необходимы для вычисления этих сил автомобиля и сопротивления. Следуйте стрелкам на графике, чтобы реализовать модель систематическим образом.• При моделировании автомобиля нужно учитывать, когда следует переключать передачи. Делается это на основе сменного стола. Для наших целей таблицу переключения передач можно определить просто как вектор с тремя элементами: v12, v23 и v34 — скорости в м / с, с которыми автомобиль переключается с первой на вторую, со второй на третью и с третьей на четвертую передачу, соответственно. Чтобы определить, какую передачу использовать, вы должны сравнить текущую скорость автомобиля с этими скоростями переключения передач. Для достижения максимальной производительности вы должны выбрать скорости сдвига, вычисленные в HW2.Собственно, из-за небольшой потери мощности в гидротрансформаторе лучше переключать передачи немного раньше, а именно на 17, 30 и 46 м / с. • В HW4 вы реализовали функцию под названием Resistance_force. Эту функцию можно использовать здесь повторно. _t convω _t convτ Трансмиссия _ _ и t conv diff diff t convn nω ω τ τ = = Колесо и колесо автомобиля колесо колесо v FRR τω = = Двигатель + преобразователь крутящего момента _ _engine_w_torque_converter () t conv t convτ ω = Автомобиль 1 () и car carcar resist car dv dxF F v dt m dt = — = Сопротивление воздуху и качению сопротивление_force (,) resist carF v slope = carF resistF wheelτwheelω carv carv Дифференциальный дифференциалτdiffω и дифференциал колеса дифференциал колеса nω ω τ τ = = • Чтобы избежать сваливания двигателя, необходимо учитывать преобразователь крутящего момента при моделировании.Мы предоставили функцию под названием engine_w_torque_converter, которая основана на модели двигателя, используемой в HW2. Модель требует следующих трех функций Matlab, представленных на веб-сайте курса: engine_w_torque_converter.m, Torque_converter.m и engine_model_CJP.m. • Модель автомобиля в этом задании требует нескольких параметров. Мы используем те же значения, что и в предыдущих заданиях: масса = 1650; % [кг] wheel_radius = 0,332; % [м] разностное_раство = 4,266; % [] gear_ratios = [2,77 1,54 1.00 0,69]; % [] shift_table = [17 30 46]; % [м / с] drag_coefficient = 0,32; % [] frontal_area = 2.2; % [m2] Rolling_coefficient = 0,009; % [] Гидротрансформатор Двигатель Трансмиссия Дифференциальные шины Кузов автомобиля

Как это работает: Переменный полный привод

Breadcrumb Trail Links

1. Как это работает

Эти системы автоматически распределяют мощность, чтобы доставить вас туда, куда вы собираетесь

Автор статьи:

Джил МакИнтош

Дата публикации:

24 апреля 2019 г. • 13 ноября 2020 г. • 4 минуты чтения • Присоединяйтесь к разговору Система полного привода Subaru в WRX STI особенно продвинута, но это не делает вас непобедимым .Фото из раздаточного материала / Subaru

Содержание статьи

Благодаря зимним зимам в Канаде полный привод (AWD) стал очень популярной функцией. Но хотя это звучит так, будто все колеса едут постоянно, это не обязательно так.

Объявление

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

Содержание статьи

В большинстве автомобилей с полным приводом и спортивных комплектующих используется та или иная форма регулируемой системы, способной распределять мощность по мере необходимости для дополнительного сцепления, в том числе на скользкой поверхности, а также на поворотах и ​​ускорении.

Полный привод (4WD) — это не одно и то же. Большинство полноприводных пикапов и внедорожников используют систему «неполный рабочий день», которая требует от вас задействовать четыре колеса, когда это необходимо. На полноприводном автомобиле или внедорожнике система активна постоянно.

Полный привод на Acura TLX Фото Acura

На всех автомобилях используются дифференциалы. Это агрегаты с шестернями, соединенными с выходными валами, которые вращают колеса, что позволяет колесам вращаться с разной скоростью. Каждый раз, когда вы поворачиваете за угол, внешнее колесо должно двигаться дальше, чем внутреннее колесо.Дифференциал позволяет ему быстрее поворачиваться.

Объявление

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

Содержание статьи

Однако всегда существует ограничение на то, насколько точно может вращаться одно колесо. Например, если одна шина вращается на льду, вы хотите, чтобы колесо с другой стороны получало большую часть мощности, иначе вы никуда не поедете. Дифференциал повышенного трения передает мощность на колесо, которое имеет тягу.

В случае полного привода имеется межосевой дифференциал, который по мере необходимости передает мощность между передними и задними колесами. Какая именно мощность двигателя распределяется между ними, зависит от автомобиля. Как правило, при нормальном вождении большинство обычных полноприводных автомобилей передает больше мощности на передние колеса, в то время как более спортивные модели обычно делают упор на задние колеса. Например, если система описывается как 60/40, это означает, что 60 процентов мощности идет на передние колеса и 40 процентов на задние.

Объявление

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

Содержание статьи

К автомобилям с полным приводом, которые направляют больше мощности на передние колеса, относятся Toyota Highlander и Ford Escape, а примерами автомобилей с задним смещением являются BMW X5 и Dodge Charger AWD.

«Симметричный» полный привод Subaru звучит так, будто каждое колесо получает одинаковую мощность, но на самом деле это название указывает на то, как трансмиссия расположена симметрично вдоль оси автомобиля. В то время как некоторые модели Subaru делят мощность 50/50 спереди назад, большинство — 60/40.

Под «симметричным» полным приводом Subaru понимается расположение трансмиссии по обе стороны от оси транспортного средства. Фотография Subaru

. На любом автомобиле с полным приводом, когда необходимо перемещать мощность, доступная мощность зависит от системы. Многие идут только до 50/50 спереди назад, но некоторые могут передавать до 100 процентов вперед или назад по мере необходимости. Отсюда некоторые из них — в основном более спортивные автомобили — также могут распределять мощность между левым и правым колесом.

Объявление

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

Содержание статьи

В некоторых случаях это может быть большая часть или вся мощность двигателя, направляемая только на одно колесо, если это лучше всего для условий движения. Некоторые менее сложные системы обеспечивают этот тип «распределения крутящего момента» путем применения тормоза на вращающемся колесе, поэтому колесо на другой стороне берет на себя задачу по перемещению транспортного средства вперед.

Привод силового агрегата происходит автоматически, но на некоторых кроссоверах и внедорожниках на приборной панели есть кнопка «Заблокировать».Когда он активирован, он блокирует дифференциал, поэтому передние и задние колеса вращаются вместе с одинаковой скоростью. Он предназначен только для выхода из снега или грязи на очень низких скоростях и отключается, как только вы превысите этот предел скорости.

На некоторых полноприводных автомобилях дифференциал может быть заблокирован для движения на низкой скорости в снегу или грязи. Фото Джил МакИнтош.

Есть разные способы перемещать эту мощность. В некоторых межосевых дифференциалах используется вязкостная муфта. В этом агрегате используются пластины, которые соединены с выходными валами и погружены в густую жидкость.Если одно колесо проскальзывает, его пластина вращается быстрее. Это заставляет жидкость циркулировать, и она достаточно толстая, чтобы потянуть за другую пластину и заставить это колесо — то, которое имеет тягу — тоже двигаться.

Объявление

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

Содержание статьи

Многодисковые гидравлические дифференциалы сцепления быстрее реагируют на пробуксовку колес, но они более сложные и, соответственно, более дорогие. В них используются диски сцепления, которые активируются гидравлическим давлением, передавая мощность на колесо, когда это необходимо.Гидравлические насосы активируются электроникой, и система может собирать информацию от различных датчиков транспортного средства, таких как скорость и угол поворота рулевого колеса, для определения возможности потери тяги и активации системы полного привода по мере необходимости.

В некоторых автомобилях используются дифференциалы Torsen (это торговая марка), которые являются механическими и используют пары малых шестерен, сцепленных с более крупными шестернями на валах. Когда одно колесо пробуксовывает, шестерни передают мощность другому.

Объявление

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

Содержание статьи

Во всех этих системах полного привода используется приводной вал, соединяющий переднюю и заднюю оси, поэтому мощность двигателя может распределяться между ними. Однако для привода дополнительного набора колес требуется больше топлива, и некоторые автомобили могут отключать одну ось с помощью электроники, когда полный привод не нужен. Когда это происходит, они повторно подключаются за доли секунды для передачи энергии.

Некоторые гибриды и электрика предлагают полный привод, в том числе Prius AWD-e 2019 года и Tesla Model 3, но в них не используется соединительный вал.Вместо этого двигатель / электродвигатель приводит в действие передние колеса, в то время как отдельный электродвигатель (или моторы) включается, чтобы приводить в действие задние колеса, когда они необходимы. Все, что нужно, чтобы доставить вас туда, куда вы собираетесь.

Поделитесь этой статьей в своей социальной сети

Подпишитесь, чтобы получать информационный бюллетень Driving.ca Blind-Spot Monitor по средам и субботам

Нажимая на кнопку подписки, вы соглашаетесь на получение вышеуказанного информационного бюллетеня от Postmedia Network Inc.Вы можете отказаться от подписки в любое время, щелкнув ссылку для отказа от подписки в нижней части наших электронных писем. Postmedia Network Inc. | 365 Bloor Street East, Торонто, Онтарио, M4W 3L4 | 416-383-2300

Спасибо за регистрацию!

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

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

Комментарии

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

13.1.2.2 Дифференциальный привод

13.1.2.2 Дифференциальный привод

13.1.2.2 Дифференциальный привод

Большинство домашних мобильных роботов не двигаются как машина. Например, рассмотрим платформу мобильной робототехники, показанную на рисунке 13.2а. Это пример самого популярного способа управлять домашними мобильными роботами. Есть два основных колеса, каждое из которых прикреплен к собственному мотору. Третье колесо (не видно на рисунке). 13.2а) размещается сзади, чтобы пассивно катиться по предотвращая падение робота.

Рисунок 13.2: (а) Pioneer 3-DX8 (любезно предоставлено ActivMedia Robotics: MobileRobots.com) и многие другие мобильные роботы использовать дифференциальный привод. В дополнение к двум ведущим колесам, колесико (как на дне офисного стула) помещается в сзади по центру, чтобы робот не опрокинулся. (б) параметры обычного робота с дифференциальным приводом.

Рисунок 13.3: (а) Чистый перевод происходит, когда оба колеса движутся с одинаковой угловой скоростью; (б) чистое вращение возникает, когда колеса движутся с противоположными скоростями.

Построить простую модель ограничений, возникающих из дифференциальный привод, только расстояние между двумя колесами, и радиус колеса, необходимы. См. Рисунок 13.2b. Вектор действия напрямую задает две угловые скорости вращения колеса (например, в радианах на второй). Рассмотрим, как движется робот, по разным действиям. применяемый. См. Рисунок 13.3. Если , тогда робот движется вперед в направлении, указанном колесами.Скорость пропорциональна. В общем, если, то расстояние, пройденное за время, равно (потому что это полное угловое смещение колес). Если , то робот вращается по часовой стрелке, потому что колеса вращаются в противоположных направлениях. Это мотивирует размещение исходной точки кузов-рама в центре оси между колеса. При таком назначении перевода не происходит, если колеса вращаются с той же скоростью, но в противоположных направлениях.

На основании этих наблюдений уравнение перехода конфигурации имеет вид

(13.16)

Переводная часть содержит а также части точно так же, как и простой автомобиль, потому что дифференциальный привод движется в направление, в котором указывают его ведущие колеса. Скорость перевода зависит от средней угловой скорости колеса. Чтобы увидеть это, рассмотрим случай, когда одно колесо зафиксировано, а другое вращается. Это первоначально заставляет робота переводить со скоростью в сравнение с обоими вращающимися колесами. Скорость вращения пропорциональна изменению угловой скорости вращения колес.Робот скорость вращения растет линейно с радиусом колеса, но уменьшается линейно по отношению к расстоянию между колесами.

Иногда предпочтительнее трансформировать пространство действия. Позволять а также . В этом случае, можно интерпретировать как переменную действия, что означает « переводить » и означает « вращать ». Используя эти действия, уравнение перехода конфигурации принимает вид

(13,17)

В таком виде уравнение перехода конфигурации напоминает (13.15) для простой машины (попробуйте установить а также ). Дифференциальный привод легко смоделировать движения простой машины. Для дифференциального привода, скорость вращения можно установить независимо от поступательного скорость. Однако у простой машины скорость появляется в в выражение. Следовательно, скорость вращения зависит от поступательная скорость.

Рисунок 13.4: Кратчайший путь, пройденный центр оси — это просто отрезок линии, соединяющий начальную и позиции ворот в самолете.Ротации кажутся бесплатными.

Напомним заданный вопрос о кратчайших путях для Ридс-Шеппа и Машины Дубина. Такой же вопрос получается по дифференциальному приводу быть неинтересным, потому что дифференциальный привод может вызвать центр его оси, чтобы следовать любой непрерывной траектории в . В качестве изображенный на рисунке 13.4, он может перемещаться между любыми двумя конфигурации: 1) сначала вращается так, чтобы колеса указывали на позиция цели, которая не вызывает перевода; 2) переводится на позиция ворот; и 3) поворачиваясь в желаемую ориентацию, что снова не вызывает перевода.Общее расстояние, пройденное центром оси всегда является евклидово расстояние в между две желаемые позиции.

Это может показаться странным эффектом из-за размещения начало координат. Кажется, что ротации бесплатны. Это можно исправить за счет оптимизации общего количества оборотов колеса или необходимого времени, если скорость остается фиксированной [64]. Предположим, что . Определение минимального времени, необходимого для проезда между две конфигурации довольно интересны и рассматриваются в Разделе 15.