Главная передача и дифференциал автомобиля
В данной статье расскажем про устройство главной передачи и дифференциала автомобиля, их основные неисправности.
Крутящий момент от коленчатого вала двигателя через сцепление, коробку передач и карданную передачу передается на пару косозубых шестерен, которые находятся в постоянном зацеплении. Оба колеса будут вращаться с одинаковой угловой скоростью. Но ведь в этом случае поворот автомобиля невозможен, так как колеса должны пройти неодинаковое расстояние при этом маневре!
Главная передача предназначена для увеличения крутящего момента и передачи его на полуоси колес под углом 900. Она состоит из:
- ведущей шестерни
- ведомой шестерни
Давайте посмотрим на следы, оставленные на повороте мокрыми колесами автомобиля. Рассматривая эти следы заинтересованно, можно увидеть, что внешнее от центра поворота колесо проходит путь значительно больший, чем внутреннее.
Если бы каждому колесу передавалось одинаковое количество оборотов, то поворот автомобиля, без черных следов, был бы невозможен. Следовательно, любой автомобиль имеет некий механизм, позволяющий ему делать повороты без «черчения» резиной колес по асфальту. И этот механизм называется – дифференциалом.
Дифференциал автомобиля предназначен для распределения крутящего момента между полуосями ведущих колес при повороте автомобиля и при движении по неровностям дороги. Дифференциал позволяет колесам вращаться с разной угловой скоростью и проходить неодинаковый путь без проскальзывания относительно покрытия дороги.
Иными словами 100% крутящего момента, который приходит на дифференциал, могут распределяться между ведущими колесами как 50 х 50, так и в другой пропорции (например, 60 х 40). К сожалению, пропорция может быть и 100 х 0. Это означает, что одно из колес стоит на месте, а другое в это время буксует.
Что поделаешь! Ничто не бывает абсолютно правильным и идеальным, зато данная конструкция позволяет автомобилю поворачивать без заноса, а водителю не менять каждый день изношенные шины.
Конструктивно дифференциал выполнен в одном узле вместе с главной передачей и состоит из:
- двух шестерен полуосей
- двух шестерен сателлитов
Главная передача с дифференциалом:
1 — полуоси, 2 — ведомая шестерня, 3 — ведущая шестерня, 4 — шестерни полуосей, 5 — шестерни-сателлиты.
У переднеприводных автомобилей главная передача и дифференциал расположены в корпусе коробки передач. Двигатель у таких автомобилей расположен не вдоль, а поперек оси движения, значит, изначально крутящий момент от двигателя передается в плоскости вращения колес. Поэтому нет необходимости изменять направление крутящего момента на 90О, как у заднеприводных автомобилей. Но, функция увеличения крутящего момента и распределения его по осям колес, остается неизменной и в этом случае.
Основные неисправности
Шум («вой» главной передачи) при движении на большой скорости возникает из-за износа шестерен, неправильной их регулировке или в случае отсутствия масла в картере главной передачи.
Для устранения неисправности необходимо отрегулировать зацепление шестерен, заменить изношенные детали, восстановить уровень масла.
Подтекание масла может быть через сальники и неплотные соединения. Для устранения неисправности следует заменить сальники, подтянуть крепления.
Эксплуатация главной передачи и дифференциала
Как и любые шестеренки – шестерни главной передачи и дифференциала требуют «смазки и ласки». Хотя все детали главной передачи и дифференциала и выглядят массивными «железяками», но они тоже имеют запас прочности. Поэтому рекомендации относительно резких стартов и торможений, грубых включений сцепления и прочей перегрузки машины остаются в силе.
Трущиеся детали и зубья шестерен, в том числе, должны постоянно смазываться. Поэтому в картер заднего моста (у заднеприводных авто) или в картер блока – коробка передач, главная передача, дифференциал (у переднеприводных авто), заливается масло, уровень которого необходимо периодически контролировать.
Масло, в котором работают шестерни, имеет склонность к «утеканию» через неплотности в соединениях и через изношенные сальники.
При возникновении подозрения на какую-либо неприятность с трансмиссией, поднимите домкратом одно из ведущих колес автомобиля. Запустите двигатель и, включив передачу, заставьте вращаться это колесо. Просмотрите на все, что крутится, прослушайте все, что издает подозрительные звуки. Затем поднимите домкратом колесо с другой стороны. При повышенном шуме, вибрациях и подтеканиях масла – начинайте искать авто сервис.
Главная передача и дифференциал автомобиля. Устройство
Статьи по устройству автомобиля. Как устроен автомобиль? > Трансмиссия автомобиля. Что это такое. Устройство >
Главная передача автомобиля предназначена для увеличения крутящего момента и передачи его на полуоси колес под углом 900
Главная передача состоит из: · ведущей шестерни · ведомой шестерни
Если взять игрушечную машинку, у которой задние колеса связаны между собой жесткой осью, и немного покатать ее по полу, то паркет в вашем доме может заметно пострадать. При каждом повороте автомобильчика, одно из его колес обязательно будет проскальзывать, и оставлять за собой черный след. Давайте посмотрим на следы, оставленные на повороте мокрыми колесами любого реального автомобиля. Рассматривая эти следы заинтересованно, можно увидеть, что внешнее от центра поворота колесо проходит путь значительно больший, чем внутреннее. Если бы каждому колесу передавалось одинаковое
количество оборотов, то поворот автомобиля, без черных следов на «паркете», был
бы невозможен. Следовательно, настоящий автомобиль, в отличие от игрушечного,
имеет некий механизм, позволяющий ему делать повороты без «черчения» резиной
колес по асфальту. Дифференциал автомобиля предназначен для распределения крутящего момента между полуосями ведущих колес при повороте автомобиля и при движении по неровностям дороги. Дифференциал позволяет колесам вращаться с разной угловой скоростью и проходить неодинаковый путь без проскальзывания относительно покрытия дороги. Иными словами 100% крутящего момента, который приходит на дифференциал, могут распределяться между ведущими колесами как 50 х 50, так и в другой пропорции (например, 60 х 40). К сожалению, пропорция может быть и 100 х 0. Это означает, что одно из колес стоит на месте (в яме), а другое в это время буксует (по сырой земле, глине, снегу). Что поделаешь! Ничто не бывает абсолютно правильным и идеальным, зато данная конструкция позволяет автомобилю поворачивать без заноса, а водителю не менять каждый день напрочь изношенные шины. Конструктивно дифференциал выполнен в одном узле вместе с главной передачей и состоит из: · двух шестерен полуосей · двух шестерен сателлитов
Основные неисправности главной передачи и дифференциала Шум («вой» главной передачи) при движении на большой скорости возникает из-за износа шестерен, неправильной их регулировке или в случае отсутствия масла в картере главной передачи. Для устранения неисправности необходимо отрегулировать зацепление шестерен, заменить изношенные детали, восстановить уровень масла. Подтекание масла может быть через сальники и неплотные соединения. Для устранения неисправности следует заменить сальники, подтянуть крепления. Эксплуатация главной передачи и дифференциала Как и любые шестеренки –  Относительно «ласки». Хотя все детали главной
передачи и дифференциала и выглядят массивными «железяками», но они тоже имеют
запас прочности. Поэтому рекомендации относительно резких стартов и торможений,
грубых включений сцепления и прочей перегрузки машины остаются в силе.Трущиеся детали и зубья шестерен, в том числе, должны постоянно смазываться – это мы уже знаем. Поэтому в картер заднего моста (у заднеприводных автомобилей) или в картер блока – коробка передач, главная передача, дифференциал (у переднеприводных автомобилей), заливается масло, уровень которого необходимо периодически контролировать. Масло, в котором работают шестерни, имеет склонность к «утеканию» через неплотности в соединениях и через изношенные маслоудерживающие сальники. А еще, любой картер должен иметь постоянную
связь с атмосферой. Когда в закрытой «наглухо» коробке с шестеренками и маслом
выделяется тепло, что неизбежно при работе механизмов, давление внутри резко
увеличивается и тогда масло обязательно найдет какую-нибудь дырочку. Обычно среднестатистическому водителю трудно разобраться в той гамме звуков, которые издает его «заболевший» автомобиль Однако можно немного сузить район поиска
неисправности. При возникновении подозрения на какую-либо неприятность с
трансмиссией, поднимите домкратом одно из ведущих колес автомобиля (и
обязательно опустите на «козла» — устойчивую подставку). |
Двигатель
у таких автомобилей расположен не вдоль, а поперек оси движения, значит,
изначально крутящий момент от двигателя передается в плоскости вращения колес.
Поэтому нет необходимости изменять направление крутящего момента на 90 О, как у
заднеприводных автомобилей. Но, функция увеличения крутящего момента и
распределения его по осям колес, остается неизменной и в этом случае.
Для того
чтобы не доливать масло по два раза в день, следует знать о маленькой детальке
любого картера – сапуне. Это подпружиненный колпачок, прикрывающий
вентиляционное отверстие или трубку. Со временем, он «залипает» и возможна
потеря связи картера с атмосферой.
Запустите двигатель и,
включив передачу, заставьте вращаться это колесо. Просмотрите
на все, что крутится, прослушайте все, что издает подозрительные звуки. Затем поднимите домкратом колесо с другой
стороны. При повышенном шуме, вибрациях и подтеканиях масла – начинайте поиск
своего мастера, которому с гордостью можете сказать, что проблемы у вашего
автомобиля слева, а не справа.
| |||||
| | |||||
| КОНЕЧНЫЕ ПЕРЕДАЧИ Главная передача — это часть силовой передачи,
передает мощность, подаваемую через гребной винт
вала к ведущим колесам или звездочкам. Функция главной передачи измениться на 90 градусов направление мощности, передаваемой через карданного вала к ведущим мостам. Он также обеспечивает фиксированное уменьшение между скоростью гребного винта вал и полуоси валов и колес. В легковых автомобилях это снижение варьируется примерно от 3 к 1 до 5 к 1. В грузовиках он может варьироваться от 5 к 1 до 11 к 1. Передаточное число главной передачи, имеющей конические шестерни, составляет
находится путем деления числа зубьев на ведущей шестерне
по количеству зубьев на шестерне. В червячной передаче
главной передачи, вы найдете передаточное число, разделив
количество зубьев на шестерне по количеству витков на
Червь. Большинство бортовых передач относятся к шестеренчатому типу. Гипоидные передачи (рис. 13-17) применяются в легковых автомобилях и легких грузовиках для увеличения клиренса кузова. Они допускают скос ведущая шестерня должна располагаться ниже центра конической передачи шестерня, тем самым опуская карданный вал. Червячные передачи позволяют значительно снизить скорость и широко используются в более крупных грузовиках. Спиральные конические передачи аналогичны гипоидным. шестерни. Они используются как в легковых, так и в грузовых автомобилях. для замены цилиндрических шестерен, которые считаются слишком шумными. ДИФФЕРЕНЦИАЛ Глава 11 описывает конструкцию и принцип работы шестеренчатого дифференциала. Мы кратко просмотреть некоторые важные моменты этой главы здесь и описать некоторые из наиболее распространенных типов снаряжения дифференциалы, применяемые в легковых и грузовых автомобилях. Назначение дифференциала понять несложно
когда вы сравниваете транспортное средство с ротой моряков
маршируют массовым строем. Рисунок 13-18.-Дифференциал с отрезанной частью корпуса. Дифференциал, описанный в главе 11, имел два входы и один выход. Дифференциал, используемый в Автомобиль имеет один вход и два выхода. Его ввод вводится от карданного вала и его выходов идет на задние оси и колеса. Ведущая коническая шестерня, соединенная с шестерней вал, приводящий в движение коническую шестерню и корпус дифференциала к которому он прикреплен. Таким образом, весь дифференциальный корпус всегда вращается вместе с конической шестерней всякий раз, когда вал-шестерня передает вращательное движение. В рамках В этом случае шестерни дифференциала (называемые крестовиной в главе 11) могут свободно вращаться на отдельных валах называются цапфами. Эти цапфы прикреплены к стенки корпуса дифференциала. Всякий раз, когда дело вращение, шестерни дифференциала должны вращаться-один с другой — в одной плоскости с коническим приводом механизм. Шестерни дифференциала входят в зацепление с боковыми шестернями, т. Когда автомобиль поворачивает за угол, одно колесо должно
поворачиваться быстрее другого. Боковая шестерня, приводящая в движение
внешнее колесо будет работать быстрее, чем боковая шестерня
соединяется с осью внутреннего колеса. К
компенсировать эту разницу в скорости и оставаться
в зацеплении с двумя боковыми шестернями дифференциал
шестерни должны затем включить цапфы. Некоторые грузовики оснащены блокировкой дифференциала, предотвратить пробуксовку одного колеса. Этот замок простой кулачковая муфта, управляемая вручную или автоматически, которая фиксирует одну полуось на картере дифференциала и скосе ведущая шестерня. Это устройство образует жесткое соединение между двумя полуосями и делает оба колеса вращаться с той же скоростью. Водители им редко пользуются. однако, поскольку они часто забывают отключить заблокировать после использования. Доступно несколько автомобильных устройств, почти то же самое, что блокировка дифференциала. Тот сегодня широко используется высокотяговый дифференциал. Он состоит из набора шестерен дифференциала. и боковые шестерни, которые имеют меньше зубьев и другую форма зуба от обычных передач. Рисунок 13-19 показывает сравнение между этими и стандартными шестернями. Шестерни дифференциала высокого сцепления и боковые шестерни
зависят от переменного радиуса от центра
шестерня дифференциала до места, где она входит
контакт с боковыми зубьями шестерни, что, по сути,
регулируемое плечо рычага. С блокирующим дифференциалом (рис. 13-20), одно колесо
не может вращаться из-за потери тягового усилия и
тем самым лишая другое колесо движущего усилия. Рисунок 13-19.-Сравнение высокотягового дифференциала и стандартного дифференциальные шестерни. Рисунок 13-20. Дифференциал без вращения в разобранном виде. регулируется скорость применения колеса тяговое усилие. Блокирующий дифференциал не содержит шестерню
шестерни и боковые шестерни, как и обычные
дифференциал. Вместо этого он состоит в основном из
крестовина, прикрепленная к зубчатому венцу привода дифференциала
через четыре цапфы. Он также имеет два приводных
элементы сцепления с индексированными боковыми зубьями
давлением пружины с боковыми зубьями крестовины.
Два лонжерона соединены шлицами с осями колес. | |||||
| | |||||
Потому что это
заключена в картер заднего моста, главная передача
обычно упоминается как часть заднего моста в сборе.
Он состоит из двух шестерен, называемых зубчатым венцом и шестерней.
Это может
быть цилиндрическими, спиральными, гипоидными коническими или червячными передачами, как
показано на рис. 13-17.
к.
делал крестовину и боковые шестерни в описанном дифференциале
в главе 11. Полуоси насажены на
боковые шестерни дифференциала и шпонки к колесам. Сила
передается на полуоси через дифференциал
шестерни и боковые шестерни. Когда сопротивление равно
каждое заднее колесо, шестерни дифференциала, боковые шестерни и
Все полуоси вращаются как единое целое с конической ведущей шестерней.
В этом случае нет относительного движения между
шестерни и боковые шестерни в картере дифференциала. Что
то есть шестерни не поворачиваются на цапфах, а их
зубья не будут перемещаться по зубьям боковых шестерен.
Среднее
скорость двух боковых шестерен, полуосей или колес
всегда равна скорости конической шестерни.
Пока есть относительное движение
между шестернями и боковыми шестернями крутящий момент
неравномерно разделены между двумя ведущими валами и
колеса; тогда как при обычном дифференциале крутящий момент
всегда делится поровну. С высокой тягой
дифференциал, крутящий момент становится больше на одно колесо
и учите другого, пока шестерни двигаются, пока
оба колеса начинают вращаться с одинаковой скоростью. Когда
что происходит, относительное движение между шестерней и
боковые передачи останавливаются, и крутящий момент на каждом колесе снова
равный. Это устройство помогает завести автомобиль или удержать его
катится, когда одно колесо наталкивается на скользкое место и
теряет сцепление с дорогой, пока другое колесо находится на твердом месте
и имеет тягу. Однако это не сработает, когда один
колесо полностью теряет сцепление с дорогой. В этом отношении это
уступает блокировке дифференциала.
За
Например, одно колесо на льду, а другое на
сухой тротуар. Предполагается, что колесо на льду не имеет
тяга. Однако колесо на сухом асфальте потянет
до предела его сопротивления тяге на дорожном покрытии.
Колесо на льду не может вращаться, потому что скорость колеса
и, в свою очередь, насажены на ведомую муфту
члены.Дифференциал (механическое устройство) | Hot Rod Wiki
Дифференциалы — это разновидность коробки передач, почти всегда используемая одним из двух способов. В одном из них он получает один вход и обеспечивает два выхода; это можно найти в каждом автомобиле. В другом, менее распространенном, он объединяет два входа для создания выхода, который представляет собой сумму (или разность) входов.
В автомобилях и других колесных транспортных средствах дифференциал позволяет каждому из ведущих колес вращаться с разной скоростью, обеспечивая при этом равный крутящий момент для каждого из них. В автомобильных приложениях дифференциал и его корпус иногда вместе называют «тыквой» (потому что корпус напоминает тыкву).
Содержимое
- 1 Назначение
- 2 История
- 3 Описание функций
- 4 Потеря тяги
- 5 Устройства прибавления тяги
- 6 Планетарный дифференциал
- 7 Цилиндрический дифференциал
- 8 Неавтомобильные применения
- 9 Активные дифференциалы
Назначение[]
Колеса автомобиля вращаются с разной скоростью, особенно при поворотах. Дифференциал предназначен для привода колесной пары с равным усилием, при этом позволяя им вращаться с разной скоростью. В транспортных средствах без дифференциала, таких как карты, оба ведущих колеса вынуждены вращаться с одинаковой скоростью, обычно на общей оси, приводимой в движение простым механизмом цепного привода. При прохождении поворотов внутреннее колесо проходит меньшее расстояние, чем внешнее, что приводит к пробуксовке внутреннего колеса и/или пробуксовке внешнего колеса. Это приводит к сложному и непредсказуемому управлению, повреждению шин и дорог, а также к нагрузке (или возможному выходу из строя) всей трансмиссии.
Колеса железнодорожных локомотивов и вагонов не имеют дифференциалов; колеса крепятся к оси. Это означает, что колеса должны проскальзывать при движении по криволинейным путям. На крутых поворотах, например, на общественном транспорте, проскальзывание колес может быть очень шумным.
История[]
Существует много заявлений об изобретении дифференциала, но вполне вероятно, что он был известен, по крайней мере, в некоторых местах, в древние времена. Вот некоторые вехи в истории этого устройства.
- 1050 BC-771 BC: Книга Песен утверждает, что колесница, указывающая на юг, которая использует дифференциальную передачу, была изобретена во времена династии Западная Чжоу.
- 150 г. до н.э. — 100 г. до н.э. — Антикифера, обнаруженная на месте древнего кораблекрушения недалеко от греческого острова Антикитера, когда-то считалась использовавшей дифференциальную передачу. С тех пор это было опровергнуто.
- 227 — 239 гг. н.э. — Несмотря на сомнения со стороны коллег-министров при дворе, Ма Цзюнь из Королевства Вэй в Китае изобретает первую исторически поддающуюся проверке Колесницу, указывающую на юг, которая указывала стороны света как немагнитный механизированный компас.
- 658, 666 г. н.э. — два китайских буддийских монаха и инженера создают колесницы, направленные на юг, для императора Японии Тэндзи.
- 1027, 1107 г. н.э. — Задокументированные китайские репродукции колесницы, указывающей на юг, созданные Яном Су, а затем У Дэрэном, в которых подробно описаны механические функции и передаточные числа устройства, чем в более ранних китайских записях.
- 1720 — Джозеф Уильямсон использует дифференциал в часах.
- 1810 г. — Рудольф Аккерманн из Германии изобретает систему управления четырьмя колесами для вагонов, которую некоторые более поздние авторы ошибочно называют дифференциалом.
- 1827 — современный автомобильный дифференциал, запатентованный часовщиком Онесифором Пеккером (1792-1852) из Conservatoire des Arts et Métiers во Франции для использования на паровой машине. Источники: Britannica Online и [1] .
- 1832 г. — Ричард Робертс (инженер) из Англии патентует «компенсационную шестерню», дифференциал для дорожных локомотивов.
- 1876 г. — Джеймс Старли из Ковентри изобретает дифференциал с цепным приводом для использования на велосипедах; изобретение, позже использованное Карлом Бенцем в автомобилях.
- 1897 г. — первое использование дифференциала на австралийском паровом автомобиле Дэвидом Ширером.
- 1913 г. — Packard представляет дифференциал со спиральной шестерней, снижающий шум шестерен.
- 1926 — Packard представляет гипоидный дифференциал, который позволяет опустить карданный вал и его выступ в салоне автомобиля.
Функциональное описание[]
Следующее описание дифференциала применимо к «традиционным» задним или передним приводам автомобиля или грузовика:
Мощность подается от двигателя через шестерню на карданный вал (британский термин: карданный вал), который идет к ведущему мосту. Шестерня на конце карданного вала заключена в корпус самого дифференциала и входит в зацепление с большим кольцо шестерня (британский термин: Crownwheel), показанная на схемах.
Зубчатый венец прикреплен к водилу , на котором установлен набор из трех малых планетарных шестерен. Три планетарные шестерни установлены таким образом, что две внешние шестерни (боковые шестерни) могут вращаться в противоположных направлениях друг относительно друга. Пара боковых шестерен приводит в движение полуоси к каждому из колес. Все водило вращается в том же направлении, что и зубчатый венец, но в рамках этого движения боковые шестерни могут вращаться в противоположных направлениях относительно друг друга. Совокупность планетарных и боковых шестерен иногда вместе называют крестовиной.
(Термин «планетарная (или планетарная) шестерня» происходит от планетарной передачи, описанной далее в этой статье. В эпициклическом дифференциале планетарная шестерня (или шестерни) окружает солнечную шестерню.)
Так, например, если автомобиль поворачивает направо, главный зубчатый венец может сделать 10 полных оборотов, и за это время левое колесо сделает больше оборотов, потому что ему нужно пройти дальше, а соответственно правое колесо сделает меньше оборотов, так как ему нужно пройти меньшее расстояние.
Боковые шестерни будут поворачиваться в противоположных направлениях относительно друг друга, скажем, на 2 полных оборота каждая (4 полных оборота относительно друг друга), в результате чего левое колесо сделает 12 оборотов, а правое колесо сделает 8 оборотов.
Когда автомобиль движется прямолинейно, не будет дифференциального движения планетарной системы шестерен, кроме незначительных движений, необходимых для компенсации небольших различий в диаметре колес, неровностей дороги (которые делают ее более длинной или более короткий путь колеса) и т. д.
Потеря тяги[]
Одним из нежелательных побочных эффектов дифференциала является то, что он может снизить общий крутящий момент — силу вращения, приводящую в движение транспортное средство. Величина крутящего момента, необходимая для движения автомобиля в любой данный момент, зависит от загрузите в этот момент — насколько тяжел транспортное средство, насколько велико сопротивление и трение, уклон дороги, импульс транспортного средства и так далее.
Для целей этой статьи мы будем называть эту величину крутящего момента «пороговым крутящим моментом».
Крутящий момент на каждом колесе является результатом того, что двигатель и трансмиссия применяют крутящую силу (механика) против сопротивления тяги на этом колесе. Если нагрузка не является исключительно высокой, двигатель и трансмиссия обычно могут подает на столько крутящего момента, сколько необходимо, поэтому ограничивающим фактором обычно является тяга под каждым колесом. Поэтому удобно определить сцепление как величину крутящего момента, который может быть создан между шиной и землей до того, как колесо начнет проскальзывать. Если суммарная тяга под всеми ведущими колесами превышает пороговый крутящий момент, автомобиль будет двигаться вперед; если нет, то одно или несколько колес просто будут крутиться.
Чтобы проиллюстрировать, как дифференциал может ограничивать общий крутящий момент, представьте себе простой заднеприводный автомобиль с одним задним колесом на асфальте с хорошим сцеплением, а другим на участке скользкого льда.
При нагрузке, уклоне и т. д. транспортному средству требуется, скажем, 2000 Нм крутящего момента для движения вперед (т. е. пороговый крутящий момент). Примем далее, что безоткатная тяга на льду равняется 400 Нм, а на асфальте – 3000 Нм.
Если бы два колеса приводились в движение без дифференциала, каждое колесо давило бы на землю с максимальной силой. Колесо на льду быстро достигает предела сцепления (400 Нм), но не может вращаться, потому что другое колесо имеет хорошее сцепление с дорогой. Сцепление с асфальтом плюс небольшое дополнительное сцепление со льдом превышают пороговое значение, поэтому автомобиль движется вперед.
С дифференциалом, однако, как только «ледяное колесо» достигает 400 Нм, оно начинает крутиться, а затем развивать тягу меньше ~300 Нм. Планетарные передачи внутри корпуса дифференциала начнут вращаться, потому что «асфальтовое колесо» встречает большее сопротивление. Вместо того, чтобы вращать асфальтовое колесо с большей силой, дифференциал позволит ледяному колесу вращаться быстрее, а асфальтовое колесо оставаться неподвижным, компенсируя остановку колеса дополнительной скоростью вращающегося ледяного колеса.
Крутящий момент на оба колеса будут одинаковыми — ограничены меньшей тягой по 300 Нм каждое. Поскольку 600 Нм меньше требуемого порогового крутящего момента в 2000 Нм, автомобиль не сможет двигаться.
Наблюдатель просто увидит одно неподвижное колесо и одно вращающееся колесо. Не будет очевидным, что оба колеса генерируют одинаковый крутящий момент (т.е. оба колеса на самом деле толкают одинаково, несмотря на разницу в скорости вращения). Это привело к широко распространенному заблуждению, что автомобиль с дифференциалом на самом деле является только «одноколесным». По сути нормальный дифференциал всегда обеспечивает одинаковый крутящий момент на оба ведущих колеса (если это не блокировка, смещение крутящего момента или ограниченное проскальзывание).
При замене дифференциала важно отслеживать пробег, чтобы найти оптимальное время для добавления новой жидкости. Полагаться на внешний вид и запах дифференциала во многих случаях может быть неверно и неправильно.
Потребители также должны знать, что многие автомобили оснащены дифференциалами с маслом, которое никогда не нужно заменять. Дифференциальное масло, как правило, гипоидное синтетическое, но всегда следует обращаться к руководству по эксплуатации.
Устройства для увеличения тяги[]
Существуют различные устройства для повышения полезной тяги автомобилей с дифференциалами.
- Одним из решений является дифференциал повышенного трения (LSD), наиболее известным из которых является LSD муфтового типа. В этом дифференциале боковые шестерни соединены с водилой через пакет дисков сцепления, который ограничивает разницу в скорости между двумя колесами.
- В блокируемом дифференциале используется механизм, позволяющий блокировать планетарные шестерни относительно друг друга, заставляя оба колеса вращаться с одинаковой скоростью независимо от того, какое из них имеет большее сцепление; это эквивалентно полному удалению дифференциала.
- Дифференциал Torsen продолжает передавать крутящий момент на колесо с большим сопротивлением Системы электронной тяги
- обычно используют систему ABS для обнаружения вращающегося колеса и применения тормоза к этому колесу. Это постепенно увеличивает реактивный крутящий момент на этом колесе, а дифференциал компенсирует это, передавая больший крутящий момент на другое колесо — то, которое имеет лучшее сцепление с дорогой.
- Вискомуфта может полностью заменить межосевой дифференциал или использоваться для ограничения проскальзывания в обычном дифференциале. Он работает по принципу, позволяющему двум выходным валам вращаться в противоположных направлениях относительно друг друга в вязкой жидкости. Жидкость допускает медленные относительные движения валов, например, при прохождении поворотов, но будет сильно сопротивляться высокоскоростным движениям, например, вызванным вращением одного колеса.
Это постепенно увеличивает реактивный крутящий момент на этом колесе, а дифференциал компенсирует это, передавая больший крутящий момент на другое колесо — то, которое имеет лучшее сцепление с дорогой. Полноприводный автомобиль должен иметь как минимум два дифференциала (по одному на каждую пару колес) и, возможно, межосевой дифференциал для распределения мощности между передней и задней осями. Во многих случаях (например, Lancia Delta Integrale, Porsche 964 Carrera 4 1989 года [2]) межосевой дифференциал представляет собой эпициклический дифференциал для асимметричного распределения крутящего момента между передней и задней осью.
Автомобили без межосевого дифференциала не должны двигаться по сухим дорогам с твердым покрытием в режиме полного привода, так как небольшая разница в частоте вращения между передними и задними колесами приводит к тому, что крутящий момент передается на трансмиссию (механику). Это явление известно как «накручивание» и может привести к повреждению трансмиссии или трансмиссии. На рыхлых поверхностях эти различия поглощаются проскальзыванием шин по дорожному полотну.
Раздаточная коробка может также включать межосевой дифференциал, позволяющий приводным валам вращаться с разной скоростью. Это позволяет полноприводному автомобилю двигаться по мощеным поверхностям, не испытывая «накручивания».
Эпициклический дифференциал[]
В эпициклическом дифференциале используются планетарные шестерни для асимметричного распределения крутящего момента между передней и задней осями. Планетарный дифференциал лежит в основе автомобильной трансмиссии Toyota Prius, где он соединяет двигатель, мотор-генераторы и ведущие колеса (которые, как обычно, имеют второй дифференциал для распределения крутящего момента).
Его преимущество заключается в том, что он относительно компактен по длине своей оси (то есть вала солнечной шестерни).
На изображении желтый стержень несет солнечную шестерню, которая серого цвета и почти скрыта. Синие шестерни называются планетарными шестернями.
Цилиндрический дифференциал[]
Это еще один тип дифференциала, который использовался в некоторых ранних автомобилях (и совсем недавно в Oldsmobile Toronado), а также в других неавтомобильных устройствах. Он состоит только из прямозубых шестерен.
Что касается автомобильных дифференциалов, показанных в этой статье, у которых валы идут к колесам, дифференциал с цилиндрическими зубчатыми колесами имеет две прямозубые шестерни одинакового размера, по одной на каждый вал, с промежутком между ними. Вместо угловых шестерен («пауков») в центре показанных дифференциалов имеется вращающееся водило на той же оси, что и два вала. В автомобиле приводной вал от трансмиссии вращает это водило, в некоторых случаях через конические шестерни, такие как в дифференциалах с угловой передачей.
В этом держателе установлены одна или несколько пар так называемых длинных шестерен, обычно длиннее их диаметра; они обычно меньше, чем прямозубые шестерни на отдельных валах колес. Обе эти шестерни свободно вращаются на осях, поддерживаемых водилом; они имеют одинаковый размер и сцепляются друг с другом. В водиле две шестерни смещены вдоль своих валов, поэтому они входят в зацепление только на части своей длины. Оставшаяся длина данной шестерни зацепляется с ближайшей цилиндрической шестерней на ее оси. Это означает, что каждая шестерня соединяет эту цилиндрическую шестерню с другой шестерней (и, следовательно, с другой цилиндрической шестерней).
Когда карданный вал заставляет водило вращаться, его взаимосвязь с шестернями отдельных осей колес такая же, как и в дифференциале с угловой передачей — он работает практически так же.
Обширный поиск изображений в Google, к сожалению, не дал изображений, достаточно четких, чтобы объяснить это.
Неавтомобильное применение[]
Дифференциальная передача также может использоваться для создания разницы между двумя входными осями.
Мельницы часто использовали такие шестерни для приложения крутящего момента на необходимой оси. Он также используется в прекрасных механических часах со стрелкой, чтобы показать величину запаса мощности в главной пружине.
Когда-то считалось, что древнейший известный пример дифференциала находится в Антикитере. Предполагалось, что такой поезд будет использоваться для получения разницы между двумя входными данными, один вход связан с положением Солнца на зодиаке, а другой вход связан с положением Луны на зодиаке; выход дифференциала давал величину, связанную с фазой луны. В настоящее время доказано, что предположение о существовании дифференциальной передачи было неверным.
В первой половине двадцатого века были сконструированы механические аналоговые компьютеры, называемые дифференциалами, которые использовали дифференциальные зубчатые передачи для выполнения операций сложения и вычитания. Компьютер управления огнем орудия ВМС США Mk.1 использовал около 160 дифференциалов углового типа.
Активные дифференциалы[]
Относительно новой технологией является активный дифференциал с электронным управлением. Компьютер использует входные данные от нескольких датчиков, включая скорость рыскания, угол поворота рулевого колеса и поперечное ускорение, и регулирует распределение крутящего момента, чтобы компенсировать нежелательное поведение при управлении, например недостаточную поворачиваемость. Раньше активные дифференциалы играли большую роль в чемпионате мира по ралли, но в сезоне 2006 года FIA ограничила использование активных дифференциалов только теми гонщиками, которые не участвовали в чемпионате мира по ралли в течение последних пяти лет.
Полностью интегрированные активные дифференциалы используются в Ferrari F430 и на задних колесах в Acura RL.
Второе ограничение дифференциала пассивное – оно приводится в действие кинематической цепью трения по грунту. Разница в крутящем моменте на шинах (вызванная поворотами или ухабистым грунтом) вызывает вторую степень свободы (инженерную) (преодоление крутящего момента внутреннего трения), чтобы уравнять крутящий момент на шинах.