Дифференциал: что это такое
Многие, кто собрался приобретать внедорожник, при выборе определённой модели, конечно могли столкнуться с термином «блокировка дифференциала». Но что это? Как это? И каков принцип работы и надобность этого самого дифференциала? Как показывает практика, знают не все будущие потенциальные «джиповоды».
- История дифференциала
- Принцип работы и устройство
- Что такое блокировка дифференциала и как она работает
- Какие бывают дифференциалы
- Преимущества и недостатки блокировки дифференциалов
В этой статье мы расскажем о том, что из себя представляет дифференциал и зачем он в автомобиле. Каких разновидностей он бывает и на какие автомобили предусмотрена его установка?
История дифференциала
Появление дифференциала в автомобильном мире не заставило себя ждать. Спустя лишь несколько лет, после того, как с конвейера стали сходить первые автомобили с двигателем внутреннего сгорания (ДВС).
Колёса, расположенные на одной оси, во время поворота вращались с одинаковой угловой скоростью, а это уже приводило к тому, что колесо, идущее по внешнему диаметру, сильно пробуксовывало. Решили эту проблему достаточно просто: заимствованием дифференциала у паровых повозок.
Этот механизм был изобретён во Франции в 1828 году инженером Оливером Пекке-Ром. Это было устройство, которое состояло из валов и шестерней. Через него крутящий момент от ДВС передавался на ведущие колёса.Но вот случилась ещё одна незадача – стали пробуксовывать колёса, которые утрачивали сцепление с дорожным покрытием. Зачастую это проявлялось во время движения по дороге с обледенелыми участками.
Колесо, которое находилось на льду, вращалось с большей скоростью, чем колесо, что оставалось на более пригодной для движения поверхности.
Первым человеком, проводившим эксперименты над дифференциалом с минимальным проскальзыванием, стал ни кто иной как Фердинанд Порше. Для того, чтобы рынок повидал кулачковый дифференциал – «детище» Порше с ограниченным проскальзыванием, потребовалось не менее трёх лет. Им оснащали первые модели автомобилей марки Volkswagen. В следующие десятилетия инженерами были разработаны разнообразные виды дифференциалов, о которых мы расскажем Вам далее.
Принцип работы и устройство
Давайте, пожалуй, начнём с типа дифференциала, который является самым простым для рассмотрения – открытого дифференциала. Мы начнем с простейшего типа дифференциала, называемого открытым дифференциалом.
Итак,
— Ведущий вал.
Его задача заключается в передаче крутящего момента. Вал ведёт его от трансмиссии к самому началу дифференциала.
— Ведущая шестерня ведущего вала. Шестерня в форме косозубого конуса, необходимая для сцепки дифференциальных механизмов.
— Коронная шестерня. Элемент, являющийся ведомым. Так же имеет форму конуса и вращается ведущей шестернёй. Система вместе взятых ведущей и ведомой шестерней называется главной передачей. Она служит на завершающем этапе по уменьшению скорости вращения, которое достигает колёс в конечном счёте. Ведущая шестерня в своих размерах гораздо уступает коронной, поэтому для осуществления одного оборота ведомой, первой необходимо совершить не один оборот вокруг своей оси.
— Шестерни полуосей. Являются последним рубежом передачи вращения ведущего вала колёсам.
— Сателлиты – это планетарный механизм, осуществляющий ключевую роль в обеспечении разной угловой скорости колёс при осуществлении поворота.
Когда Вы двигаетесь по прямой на своём автомобиле, то весь дифференциальный механизм вращается с единой скоростью: входной вал вращается с идентичной скоростью, что и полуоси, соответственно, с той же скоростью происходит и вращение самих колёс. Но только Вы повернёте руль, ситуация моментально в корне изменяется. Главными игроками теперь выступают сателлиты, которые разблокировываются под воздействием разности нагрузок на колёса, когда, например, одно колесо начинает пробуксовывать и поэтому движется быстрее.
Вся мощность мотора проходит непосредственно через них. А в результате того, что сателлиты представляют из себя две шестерни, которые независимы, то происходит передача разной частоты вращения двум полуосям. Но мощность не разделяется поровну, а передаётся на колесо, что движется во внешнем крае поворота машины. Следовательно оно и начинает крутиться гораздо быстрее за счёт количественного прибавления оборотов. И разность в распределении мощностей между колёсами тем больше, чем меньше радиус поворота автомобиля, то есть чем сильнее Вы выворачиваете рулевое колесо.
Что такое блокировка дифференциала и как она работает
Блокировка дифференциала – это один из эффективнейших способов повышения внедорожных характеристик автомобиля. Любой автомобиль, который предназначается напрямую или косвенно для бездорожья, оснащается конструкторами на заводе механизмом, который блокирует межосевой дифференциал. Так же автомобили оснащают механизмами, блокирующими передний и задний мосты.
Блокировка данного механизма, как и любое технологическое решение имеет свои преимущества и недостатки. Чтобы понять, когда необходимо использовать блокировку дифференциалов, а какие случаи просто запрещают её использование, нужно разобраться в принципах, на которых её действие основывается.
Попробуйте в зимнее заснеженное время совершить с места прыжок в длину. Ага. А вот и не получается, а всё потому, что одна нога у вас оказалась на скользкой оледенелой поверхности, а вторая на сухом асфальте. Вот из-за этого и не получилось совершить чемпионский прыжок.
Одна нога выскользнула из под Вас, а мозг не сориентировался вовремя и не дал команду вложить всю силу для толчка в другую ногу. Итог этого эксперимента достаточно весел и комичен: ноги разъехались и Вы чуть не рухнули на пятую точку.
Так что же сделать в данном случае, чтобы обе ноги возымели возможность прекрасно оттолкнуться от земли? А всё очень и очень просто. Необходимо просто две толчковые ноги превратить в одну, связав их прочно между собой прочным ремнём или жгутом. Теперь они будут работать, как одно целое и будет использоваться максимальная сила толчка от одной стабильной опорной поверхности с хорошим сцеплением. Аналогичный процесс происходит и в автомобиле в момент взаимодействия его ведущих колёс с дорогой.
Давайте представим ситуацию при которой заднеприводный автомобиль остановился случайным образом так, что его левое колесо оказалось на скользкой поверхности, а правое на асфальте. Как Вам известно, стандартный межосевой дифференциал малого трения, который находится на заднем мосту автомобиля, всегда предоставляет колёсам равную окружную силу.
Левое колесо, находящееся на льду, не в состоянии сдвинуться со скользкой поверхности с применением больших усилий в силу недостаточности сцепления.
И-за этого дифференциал не в состоянии предоставить ему огромное усилие, так как это просто невозможно физически. А в этом случае аналогичная сила подведётся и к колесу, которое находится на асфальтированной поверхности. Он выровняет усилия, которые распределены между колёсами, ориентируясь на левое колесо.
В результате машина сдвинется с места с пробуксовкой, но медленно. Его колёса не смогут использовать достаточную для толчка силу, которая была бы необходима для сцепления правого колеса, которая в данных условиях будет ни много, ни мало, а в целых семь раз превышающую чем у левого. Из-за такого свойства распределять тяговую силу поровну, правое колесо будет использовать лишь седьмую часть его возможностей сцепления с асфальтом. Говоря проще, толчок мог бы случиться в семь раз мощнее, но дифференциалом не было подведено к нему достаточного количества силы для совершения этого манёвра.
Следовательно необходимо осуществить такую связь между колёсами, для обеспечения совместного вращения или пробуксовки, буд-то бы единого колеса. Для решения данной задачи используется специальный механизм, блокирующий вращение шестерней дифференциала и связывающий два колеса между собой условной жёсткой связью с постоянным вращением и одинаковой скоростью. Такой механизм называется «механизм блокировки (отключения) дифференциала», или в простонародье – блокировкой.
Дифференциал, что заблокирован не в состоянии выравнивать межколёсное усилие, тем самым делая их связанными единой осью. В результате чего каждое колесо получает максимально возможную силу, которая нужна для наилучшего сцепления колёс. Следовательно, где лучше сцепление колёс с дорожной поверхностью, туда и будет прилагаться большая сила.
Какие бывают дифференциалы
Основой дифференциала является планетарный редуктор. Вид зубчатой передачи, который используется, условно может разделить дифференциал на три вида:— Червячный;
— Цилиндрический;
— Конический.
Червячный дифференциал является самым универсальным и устанавливается как между осями, таки между колёсами. Цилиндрический тип, зачастую, располагается во внедорожниках меж осей. Конический тип в основном применяется в качестве межколёсного дифференциала.
Выделяют так же симметричный и несимметричный дифференциалы. Несимметричная конструкция дифференциала устанавливается в полно приводных автомобилях между осями, распределяя крутящий момент в различных пропорциях. Симметричный тип передаёт на ось между двумя колёсами равный крутящий момент. Так же дифференциалы разделяют по виду блокирования:
Ручная блокировка дифференциала
Исходя из названия, блокировка дифференциала оси включается по инициативе водителя с помощью нажатия кнопки или переключения определённого тумблера. В данном случае происходит блокировка шестерней-сателлитов, в результате чего ведущие колёса начинают вращаться с одинаковой скоростью.
Зачастую ручной блокировкой дифференциала оснащаются внедорожники. Включать её рекомендуется для преодоления тяжёлого бездорожья, а отключение производить при выезде на обычную асфальтированную дорогу.
Электронная или автоматическая блокировка дифференциала
Автоматическое блокирование дифференциала осуществляется путём команд электронного блока управления, который анализирует состояние, в котором находится дорожное покрытие, используя ABSи ESP. Затем ЭБУ самостоятельно блокирует шестерни-сателлиты. По степени блокирования это устройство можно условно подразделить на дифференциал с полной и частичной блокировками.
Полная блокировка дифференциала
Включение такой блокировки подразумевает под собой тот факт, что шестерни-сателлиты останавливаются полностью, а механизм берётся за выполнение функций обычной муфты, тем самым передавая равностепенный крутящий момент на две полуоси. Вследствие этого оба колеса вращаются с одинаковой угловой скоростью.
Если случится то, что хотя бы одно колесо потеряет сцепление с поверхностью, то крутящий момент с него в полной мере передаётся на другое колесо, которое осталось форсировать бездорожье. Такое дифференциальное устройство успешно реализовано на Toyota Land Cruiser, Mercedes-Benz G-Class и других.
Частичная блокировка дифференциала
Включение этой блокировки не полностью останавливает шестерни-сателлиты, а позволяет им проскальзывать. Такой эффект доступен благодаря самоблокирующимся дифференциалам. В зависимости от типа срабатывания данного механизма, делят его на два вида: Speed sensitive (задействуется, когда замечается разница в угловых скоростях вращения полуосей) и Torque sensitive (задействуется в случае уменьшения крутящего момента одной полуоси).Такой тип срабатывания дифференциального устройства можно встретить на внедорожниках Mitsubishi Pajero, Audi Q-серии и BMW X-серии.
Группа дифференциалов Speed sensitive различается строением конструкции.
Одним из таких механизмов является тот, в котором дифференциальную функцию выполняет вискомуфта. Вискомуфта отличается от фрикционного дифференциала своей меньшей надёжностью. Именно из-за этого она имеет место устанавливаться на автомобили, которые не предназначены для преодоления непролазных дебрей и глубоких бродов или на автомобили со спортивным характером.
Ещё один механизм представляющий группу Speed sensitive называется героторный дифференциал. Роль блокирующих элементов здесь играют масляный насос и фрикционные пластины, монтируемые между корпусом дифференциала и шестернями-сателлитами полуосей. Хотя по принципу действия он схож с вискомуфтой.
Дифференциалы, которые относятся к группе Torque sensitive, также различны по своей конструкции. Например есть механизм с использованием фрикционного дифференциала. Особенность его заключается в разности угловых скоростей колёс в поворотах и при движении по прямой. Когда автомобиль движется по прямой, угловая скорость вращения обоих колёс одинакова, а во время прохождения поворота, крутящий момент для колёс различен.
Очередной тип дифференциалов — с гипоидным и косозубым зацеплением. Они условно подразделяются на три группы.
Первая – с гипоидным зацеплением
Здесь каждая полуось имеет свои собственные шестерни-сателлиты. Крепятся они между собой путём прямозубого зацепления, располагаясь перпендикулярно друг относительно друга. В случае возникновения разницы угловых скоростей ведущих колёс, происходит расклинивание шестерней полуосей. В результате чего шестерни трутся о корпус дифференциала. Дифференциал частично блокируется и происходит перераспределение крутящего момента на ось, с меньшей скоростью углового вращения. После выравнивания полуосевых скоростей, блокировка деактивируется.
Вторая – с косозубым зацеплением
Аналогична первой, но расположение шестерен-сателлитов параллельно относительно полуосей. Эти агрегаты крепятся между собой путём косозубого зацепления. Сателлиты этого механизма вмонтированы в специальные ниши на корпусе дифференциала.
Когда наблюдается различие в угловой скорости колёсного вращения, шестерни расклиниваются и сопрягаются с шестернями, что находятся в нишах дифференциального корпуса. Происходит частичная блокировка. Направление крутящего момента определяется на ось с меньшей скоростью вращения.
Третья – с косозубыми шестернями полуосей и винтовыми шестернями сателлитов
Используется в межосевых дифференциалах. Принцип тот же – смещение крутящего момента на ось с меньшим вращением. Диапазон смещения этого вида достаточно велик — от 65/35 до 35/65. Когда угловая скорость колёсного вращения обоих осей стабилизируется и выравнивается, дифференциал разблокировывается. Эти дифференциальные группы широко применяются в автомобилестроении как на обычных моделях, так и на спортивных.
Преимущества и недостатки блокировки дифференциалов
+ возможность колёсного блокирования до 70%;
+ минимальное обслуживание;
+ отсутствие рывков на руле;
+ КПП не требует заливания специального масла;
+ установка не влечёт никаких сложностей;
+ обеспечение лучших внедорожных характеристик автомобиля;
+ более длительный срок работы конструкции;
+ лучшая управляемость автомобиля;
+ способность прохождения поворотов на более высоких скоростях;
+ автомобиль легче выводится из заноса.
— по истечению времени падает преднатяг;
— требуется замена регулировочных элементов каждые 40 тысяч километров для лучшей работоспособности конструкции;
— не своевременное или запоздалое проведение регулировочных работ приведут к тому, что система будет работать не корректно.
Производная как смысл жизни или что такое дифференциал(d) / Хабр
Пролог:
Эта одна из статей серии «Производная как смысл жизни», сначала я хотел сделать одну огромную статью про почти все темы по дифференцированию, но я передумал и сделаю несколько статей, возможно так даже будет легче для людей которые пытаются найти конкретную для себя тему.
Начало
Для начала лучше ознакомиться со статьей о самой прозводной(скоро будет). Ну если вы ознакомились, или уже были ознакомлены то идем дальше.
Как мы уже знаем формула записи производной выглядит так:
-напоминаю, что Δx — приращение аргумента, Δy — приращение функции.
Мы должны понимать, что если мы уберем предел, то к f'(x) прибавиться коофициент, я ее называю «неточность».
Так же вполне логично, что при Δx->0, β->0, так как чем меньше мы делаем разницу между x и x₀, тем меньше значение «неточности»(в статье о производной об этом подробнее рассказано).
Теперь выразим из этого равенства приращение функции(Δy):
И на этом следует пока остановиться и рассмотреть график.
Смотрим дифференциалу в лицо
Расмотрим такой график:
Как мы знаем производная в точке равняется значению тангенса угла в этой точке, то есть f'(x)=tg(α). Так что давайте обозначим производную, ну и приращения которыми она ограничена.
Как мы видим приращение функции(Δy) как бы разделено на две части: BC и CD.
И ведь по-сути нам ведь интересна именно та часть, которая показывает на сколько изменился у относительно касательной — то есть BC, а CD — это лишь та «погрешность» которая нам не особо интересна, поэтому введем понятие дифференциала:
Дифференциал(d) — это линейная часть приращения функции.
Дифференциал функции(dy) — это главная линейная часть приращения функции.
Зная это введем обозначение на графике:
Вернемся к равенству
BD = Δy и мы знаем, что BD = BC + CD, а значит Δy = BC + CD, где BC мы назвали главной линейной частью приращения функции(dy), следовательно Δy = dy + βΔx.
Из формулы мы понимаем, что dy=f'(x)Δx.
Хорошо, мы определили чему равен дифференциал функции, а что же тогда является дифференциалом независимой пременной функции(аргумента).
Графически мы видим, что Δx никак не разделена касательной, то есть Δx это полное приращение функции, а значит dx = Δx.
Так же мы можем найти по формуле: dx = (x)’Δx = 1*Δx = Δx
И зная, что dy = f'(x)dx, мы можем выразить производную: f'(x)=dy/dx.
Немного пределов
Добавим с левой части и с правой предел
Тогда:
В самом начале мы сказали, что если β->0, то Δx->0 и наборот, а значит:
Зная, что f'(x)Δx = dy, мы делаем вывод, что:
Тогда так же мы можем сказать, что дифференциал функции — это приращения функции у которой приращение аргумента стремиться к нулю, ну и это следуется из того же графика.
В свою очередь dx по прежнему Δx
Что такое замена жидкости в дифференциале?
Нужна ли мне промывка дифференциальной жидкости? Что делает дифференциальная жидкость? Когда речь идет о замене жидкости в дифференциале, эта услуга часто вызывает у водителей массу вопросов. Профессиональные механики автосервиса Chapel Hill Tire всегда готовы помочь.
Mechanic Insights: Что такое дифференциал автомобиля?
Прежде чем мы углубимся в обслуживание жидкости дифференциала, давайте раскроем один распространенный вопрос, который мы получаем от водителей: «Что такое дифференциал автомобиля?» Дифференциал автомобиля позволяет колесам вращаться с разной скоростью. Хотя вы можете подумать, что все ваши колеса вращаются вместе, это важная функция, необходимая для вождения, особенно при поворотах.
Почему? Представьте, что вы резко поворачиваете направо за угол улицы. Ваше левое колесо должно будет проехать большое расстояние, чтобы совершить этот поворот, в то время как ваше правое колесо движется лишь незначительно.
Чтобы ваш автомобиль двигался с постоянной скоростью, ваши колеса должны учитывать эту разницу вращения.
Что делает дифференциальная жидкость?
Дифференциальные системы зависят от множества движущихся частей, таких как шестерни, подшипники и т. д. Они обеспечивают правильное движение ваших колес на каждом повороте, повороте и извилистой дороге, с которой сталкивается ваш автомобиль. Этот процесс выделяет много тепла, но требует надлежащего потока движущихся вместе частей. Таким образом, дифференциальным системам требуется жидкость для смазки, охлаждения и защиты этих компонентов.
Со временем эта жидкость истощается, загрязняется и становится неэффективной, поэтому ваш автомобиль требует периодической замены жидкости дифференциала.
Как работает замена жидкости в дифференциале?
Во время замены жидкости в дифференциале профессиональный автомеханик удалит старую загрязненную жидкость из переднего или заднего дифференциала. Вымывая любую загрязненную жидкость, они могут гарантировать, что ваша служба продлится как можно дольше.
Затем они заполняют дифференциал чистой свежей жидкостью.
Нужна ли мне промывка дифференциальной жидкости?
В среднем автомобили нуждаются в новой дифференциальной жидкости каждые 40 000–60 000 миль. Тем не менее, каждый автомобиль имеет разные требования, поэтому важно ознакомиться с руководством по эксплуатации для получения рекомендаций, специфичных для вашего автомобиля. Когда ничего не помогает, один из самых надежных способов узнать, нужна ли вам промывка дифференциальной жидкости, — это обратиться к местному механику по обслуживанию автомобилей. Ваш стиль вождения и дороги в вашем районе могут повлиять на то, как часто вам потребуется новая дифференциальная жидкость. Таким образом, профессиональное понимание является ключом к получению необходимых вам услуг.
Обслуживание дифференциала в шинах Chapel Hill
Когда вам нужно заменить жидкость заднего или переднего дифференциала, профессиональные автомеханики всегда готовы помочь вам! Мы с гордостью обслуживаем район Большого Треугольника с нашими 9 офисами в Апексе, Роли, Дареме, Каррборо и Чапел-Хилл.
Мы также удобно расположены в близлежащих районах, включая Уэйк Форест, Питтсборо, Кэри и за его пределами. Мы приглашаем вас записаться на прием здесь онлайн, просмотреть нашу страницу купонов или позвонить нашим специалистам, чтобы начать сегодня!
Назад к ресурсам
[текущая страница:название] | [сайт:имя] | Jiffy Lube
Когда вы входите в поворот плавно, без скачков и скачков шин, это во многом благодаря дифференциальной жидкости. Итак, что такое дифференциальная жидкость? Чтобы понять это, полезно узнать больше о дифференциале.
Дифференциал является частью трансмиссии и помогает равномерно распределять мощность на каждое колесо. Он компенсирует разницу в расстоянии, которое проходят внутренние и внешние колеса, когда ваш автомобиль проходит повороты.
Итак, поговорим о жидкости.
Если вы еще не догадались, дифференциал полагается на дифференциальную жидкость (также известную как трансмиссионное масло или дифференциальное масло), чтобы оставаться в рабочем состоянии в пиковых условиях.
Итак, вот простой ответ на вопрос, что такое дифференциальная жидкость: она охлаждает и смазывает внутренние компоненты дифференциала, сводя к минимуму износ и увеличивая срок службы вашего автомобиля.
Специалисты Jiffy Lube ® дают более развернутый ответ: это жидкость, находящаяся в корпусах осей и предназначенная для работы в условиях высокого давления, а не при высоких температурах, как моторное масло. Дифференциальная жидкость также отвечает за смазку пакетов фрикционов, подшипников и шестерен, таких как зубчатые венцы и шестерни, которые передают мощность на оси от карданного вала.
Теперь, когда вы знаете, что такое дифференциальная жидкость, вам может быть интересно, как она выглядит. Подумайте о моторном масле, но гуще; это похоже на жидкость, которая используется для смазки шестерен механической коробки передач.
Существует два основных типа дифференциальной жидкости:
Минеральное масло, представляющее собой природную жидкость на основе сырой нефти
Синтетическая дифференциальная жидкость, созданная с использованием химикатов, которую можно настроить для достижения оптимальных характеристик
РАЗНИЦА МЕЖДУ ДИФФЕРЕНЦИАЛАМИ
Для разных транспортных средств существуют разные потребности, давайте углубимся.
Автомобили с задним приводом (RWD) используют задний дифференциал, но не передний дифференциал
Автомобиль с передним приводом (FWD) будет использовать дифференциал, который является частью трансмиссии (трансмиссии)
Автомобиль с полным приводом (4WD) или полноприводным автомобилем (AWD) будет использовать как передний, так и задний дифференциал, то есть он будет использовать жидкости как для переднего, так и для заднего дифференциала
ЧТО БЫ БЫЛО БЫ БЕЗ ЭТОГО?
Как и многие другие части вашего автомобиля, дифференциал нуждается в надлежащем уходе, поэтому без жидкости для дифференциала ваш автомобиль может:
При низком уровне жидкости для дифференциала шестерни могут начать перетираться (что может привести к выходу из строя дифференциала). И, в отличие от моторного масла, которое работает с масляным фильтром, в дифференциалах фильтра нет. Это означает, что когда дифференциал испытывает нежелательное трение, в дифференциале может появиться мелкая металлическая стружка или кусочки, что может привести к значительным повреждениям.