Как работает дифференциал автомобиля: Как работает дифференциал?

Дифференциал, функции дифференциала в автомобиле

Дифференциал является главным элементом трансмиссии любого транспортного средства. Без него невозможно привести в движение ни легковой автомобиль, ни крупногабаритную спецтехнику. О том, что представляет собой этот механизм, каковы его особенности и выполняемые функции, пойдет речь в нашем сегодняшнем материале.

Оглавление

1. Что такое дифференциал, его функции
2. Устройство и расположение дифференциала
3. Работа дифференциала
4. Для чего нужна блокировка дифференциала
5. Видео «Как работает дифференциал»

Что такое дифференциал, его функции

Итак, дифференциал автомобиля – это важнейший механизм трансмиссии, главная задача которого сводится к распределению поступающего на него крутящего момента между приводными валами, что обеспечивает возможность вращения колес с разной угловой скоростью. 

Ключевую роль дифференциал играет во время вхождения машины в поворот, но выполнять возложенную на него миссию он способен лишь при условии хорошего сцепления колес с дорожным покрытием.

При езде по сухой и ровной дороге эта деталь гарантирует комфорт и безопасность вождения, однако при плохой погоде, когда качество полотна оставляет желать лучшего (в дождь, снег и гололед), он способен сыграть с водителем злую шутку и лишить авто возможности перемещаться. В таком случае необходима блокировка дифференциала. 

Говоря иными словами, дифференциал распределяет крутящий момент от карданного вала между ведущими колесами таким образом, чтобы каждое из них вращалось без пробуксовки. Именно это является основной задачей детали, ставшей темой нашей беседы. 

Когда машина движется прямолинейно, а колеса нагружены равномерно, их угловая скорость вращения одинакова, механизм функционирует по типу передаточного вала. Однако когда начнется поворот, или авто станет буксовать, нагрузка окажется неравномерной. 

Возникнет необходимость того, чтобы полуоси вращались с разной скоростью, следовательно, крутящий момент между ними необходимо будет распределять в определенном, четко просчитанном соотношении. В таких ситуациях на передний план выходит вторая, не менее важная функция дифференциала – обеспечение автомобилю возможности выполнять маневр безопасно. 

Устройство и расположение дифференциала

Узел устроен по принципу планетарного редуктора. В зависимости от вида и места расположения дифференциалы могут несколько розниться, но принципиальная их схема всегда одинакова: шестерни полуосей и сателлитов находятся в чашке, которая фактически и является корпусом детали. 

Она жестко соединена с одной из шестерней (ведомой), принимающей на себя крутящий момент, который поступает с ведущей шестеренки главной передачи. С корпуса вращение поступает на полуоси, для этого привлекаются сателлиты. Сами же полуоси обеспечивают возможность вращения ведущих колес. Крутящий момент при этом не претерпевает никаких изменений. 

Что касается места размещения узла в трансмиссии, то оно зависит от привода транспортного средства, в частности:

•  В автомобилях с задним приводом – в картере заднего моста.
•  В полноприводных авто для привода ведущей колесной пары – в картере мостов (переднего и заднего), а для привода ведущих мостов – в раздатке.
•  В машинах с передним приводом – в КП.

Дифференциалы, задействованные для обеспечения привода передней пары колес, называют межколесными. Когда говорят «межосевой дифференциал», имеют в виду узел, расположенный во внедорожниках с полным приводом между ведущими мостами. В зависимости от вида используемой в редукторе зубчатой передачи дифференциалы бывают коническими, червячными и цилиндрическими.

Первые в подавляющем большинстве случаев выполняют функции межколесных. Цилиндрические обычно используются в полноприводных автомобилях, их устанавливают там между осями, а червячные можно считать универсальными, они бывают и межколесными, и межосевыми.

Работа дифференциала

Не смотря на то, что принцип, лежащей в основе любого из рассматриваемых нами узлов – как заднего дифференциала, так и дифференциала моста, остается неизменным, их работа напрямую зависит от условий эксплуатации.  

Рассмотрим особенности выполнения деталью возложенных на нее функций на примере симметричного конического межколесного дифференциала. 

При прямолинейном движении

В процессе движения прямо по дорожному полотну хорошего качества нагрузка между колесами распределяется равномерно, а их угловая скорость одинакова. Сателлиты, установленные в корпусе, вокруг собственных осей не вращаются, крутящий момент ими передается на полуоси от ведомой шестерни посредством зубчатого зацепления, которое является неподвижным. 

При повороте

Когда автомобиль входит в поворот, распределение нагрузки и сил сопротивления происходит следующим образом:

• Внутреннее колесо, радиус которого по отношению к центру поворота меньше, подвергается большему сопротивлению. Из-за повышающейся нагрузки оно вынуждено вращаться с меньшей скоростью.
• Траектория наружного колеса оказывается больше, поэтому ему приходится увеличить скорость вращения – это необходимо для плавного, без пробуксовки, поворота авто.  

Выходит, что угловые скорости наружных и внутренних колес разные, а вследствие замедления вращения полуосей внутренних колес начинают двигаться сателлиты, которые приводят к повышению скорости вращения наружных колес. Как уже говорилось выше, крутящий момент при этом остается без изменений.

В случае пробуксовки

Нагрузка на колеса машины, которая едет по скользкой дороге или по бездорожью, неодинакова. Одно в таких условиях может пробуксовывать, утрачивая сцепление с покрытием, а на второе при этом приходится более внушительная нагрузка, поэтому оно начинает вращаться медленнее. 

Происходит то же самое, что и при вхождении в поворот, но теперь такое поведение авто несет в себе больше вреда, чем пользы. На колесо, которое забуксовало, может прийтись весь крутящий момент, который принял на себя дифференциал, а второе колесо (именно оно сейчас испытывает максимальную нагрузку) останавливается. 

Как результат – транспортное средство прекратит движение.

Чтобы избежать описанной ситуации, внедряются разные конструктивные решения, такие как блокировка дифференциала (ручная либо автоматическая), а также использование системы курсовой устойчивости.

Для чего нужна блокировка дифференциала

Для выравнивания, уравновешивания крутящего момента полуосей необходимо нивелировать действие сателлитов либо добиться передачи его на ту полуось, которая является нагруженной – только так можно избежать остановки автомобиля. Особенно остро такая задача стоит перед полноприводными авто с колесной формулой 4Х4.

 Во-первых, они разработаны для езды в сложных дорожных условиях и по бездорожью, а во-вторых, стоит такой машине (которая, к слову, оборудована 3 дифференциалами) потерять сцепление с дорогой хотя бы в одной точке, крутящий момент на остальных трех колесах стазу же станет нулевым, и автомобиль тут же остановится.

Как уже говорилось выше, во избежание описанной ситуации используют блокировку (полную либо частичную, ручную или автоматическую).  

Отличным решением стали также самоблокирующиеся дифференциалы, которые автоматически распределяют крутящий момент с учетом угловых скоростей и значения этого самого крутящего момента на каждом из колес. 

Самым сложным с технической точки зрения, однако и самым эффективным вариантом решения описанной выше проблемы является блокировка, внедренная в новейшее на сегодняшний день изобретение – систему курсовой устойчивости. 

Специальный датчик контролирует необходимые параметры в процессе движения транспортного средства и корректирует его работу автоматически на основе полученных данных. Какое-либо участие водителя в этом процессе не требуется.

Заключение

Подводя итог, необходимо отметить, что главная задача дифференциала – обеспечение безопасности езды и создание условий для комфортного совершения маневров. Единственный недостаток – остановка машины в результате неравномерного распределения крутящего момента при движении в экстремальных условиях.

Однако для решения данной проблемы были изобретены современные системы и конструктивные решения.

Так, если авто оснащено приводом ручной блокировки, привлекать его нужно лишь в соответствующей дорожной ситуации, а вот обычные, так называемые шоссейные машины эксплуатировать без дифференциала крайне опасно.

Как работает дифференциал

Поиск запроса «дифференциал автомобиля: принцип работы» по информационным материалам и форуму

Как работает дифференциал и что происходит с трансимиссионным маслом внутри корпуса редуктора

У заднеприводных и полноприводных автомобилей есть дифференциалы, с помощью которых крутящий момент от двигателя передается на полуоси. Благодаря дифференциалу автомобиль может лучше проходить повороты, потому что именно это устройство обеспечивает сохранение контакта колес с дорогой при движении по криволинейной траектории.

Что же происходит внутри корпуса дифференциала во время работы?

Павел Горбачев

Помимо обычных дифференциалов, называемых свободными, еще существуют дифференциалы повышенного трения, призванные облегчать движение по скользкой дороге и по снежной каше. Самоблокирующиеся дифференциалы превращают автомобиль в настоящий вездеход, исключая возможность пробуксовки колес, и перераспределяя мощность на колеса для преодоления сложного участка.

Содержание статьи

Некоторые автовладельцы считают, что надо заливать трансмиссионное масло в корпус дифференциала чуть выше уровня, который определил завод-изготовитель автомобиля, потому что при движении и поворотах масло может утекать в полость корпуса задних осей, и тогда сам дифференциал может испытывать масляное голодание.

Другие придерживаются теории, что подшипникам полуосей не хватает масла, если оно залито ровно по уровню, и как раз именно для эффективной смазки всех подшипников внутри моста надо заливать больше масла, чем определено заводом.

Что же на самом деле там творится?

Американцы с YouTube-канала Banks Power решили визуализировать наши с вами представления о том, как это все происходит в движении, и изготовили фигурную крышку из прочного прозрачного пластика. Они установили ее вместо штатной, залили трансмиссионное масло до требуемого уровня согласно спецификации и завели двигатель.

• При 25 км\ч. Моторное масло начинает двигаться вслед за зубчатым колесом, и его уровень достигает верхней части прозрачной крышки. При этом масло активно перемешивается, в него попадает воздух, и оно заметно светлеет, приобретая цвет капучино. При этом уровень масла немного опускается, большая его часть при этом остается в нижней части. В это время двигающиеся части нагреваются, масло смазывает их и охлаждает.
• При 50 км\ч. Зубцы крутятся так быстро, что успевают собрать на себя практически весь объем масла из картера, и вся прозрачная крышка оказывается забрызганной маслом. Оно приобретает еще более светлый оттенок из-за попадания в него пузырьков воздуха. Масло по стенкам крышки стекает вниз и в стороны, попадая также и в полости труб, где крутятся полуоси. Так масло смазывает и подшипники полуосей на большой скорости.
• При нажатии на тормоз после езды на скорости 50 км\ч. почти все масло сразу оказывается внизу, лишь одна десятая его объема остается на движущихся частях, откуда она также вскоре стекает вниз за 5 секунд, будучи нагретым и вспененным.

Инженеры на автозаводе все продумали заранее

Как оказалось, автовладельцы с обеих стороны не правы, ведь при движении даже на небольшой скорости зубцы главной пары работают как эффективный масляный насос и забирают масло даже при небольшом уровне внутри, легко перенося его на все подвижные детали и на подшипники. При этом очень важно, чтобы на корпус дифференциала была установлена заводская крышка, обеспечивающая небольшой зазор между собой и движущимся зубчатым колесом. Если установить крышку, у которой этот зазор будет больше, то это снизит объем масла, переносимого внутри дифференциала, из-за чего подшипник хвостовика редуктора и подшипники полуосей могут испытывать масляное голодание.

Также очень важно, чтобы крышка была изготовлена из стали или алюминия — тех материалов, которые имеют хорошую теплопроводность и могут эффективно отводить тепло от нагретого масла наружу. Тюнинговые крышки из карбона или других синтетических материалов — это теплоизоляторы, из-за них масло внутри редуктора может перегреваться, и это очень плохо для ресурса деталей.

Трансмиссионное масло, нагретое и набравшее в себя при перемешивании внутри редуктора пузырьков воздуха, должно выпустить их из себя. Также и нагревшийся воздух, который увеличился в объеме, нуждается в стравливании. Об этом заботится небольшой клапан, находящийся в верхней части корпуса редуктора, который называется сапун. При исправном сапуне пузырьки воздуха быстро покинут масло, и нагретый воздух плавно испарится в атмосфере через отверстие в сапуне.

Ниже можете посмотреть это видео:

youtube

Нажми и смотри

Еще по теме:

Как часто нужно менять жидкость в АКПП?

Что случится с машиной, если на ходу переключить селектор АКПП в «паркинг»?

Что такое дифференциал и что он делает?

Дифференциал является основным компонентом современных автомобилей. Однако большинство автомобилистов неправильно понимают его функцию. Это понятно, так как дифференциалы не являются горячей темой при техническом обслуживании автомобиля.

Чтобы помочь вам лучше понять свой автомобиль, давайте более подробно рассмотрим дифференциал.

Что такое дифференциал?

Дифференциал, который иногда называют «дифференциалом», представляет собой механическую систему, которая регулирует скорость колес вашего автомобиля, помогая им вращаться с разной скоростью при прохождении поворотов. Дифференциалы необходимы для наших автомобилей, так как они помогают нам проходить повороты и быстро маневрировать на извилистых дорогах.

Дифференциал находится между двигателем и колесами, распределяя крутящий момент по мере необходимости. В зависимости от типа трансмиссии вашего автомобиля, дифференциал будет располагаться в разных местах цепи управления, но цель остается неизменной.

Типы дифференциалов

Существует два основных типа дифференциалов, каждый из которых служит своей уникальной цели:

Открытый дифференциал

Большинство автомобилей имеют так называемый открытый дифференциал. Открытые дифференциалы позволяют колесам поворачиваться отдельно в ущерб тяге. Если одно колесо теряет сцепление с дорогой во время заноса или при движении по льду, мощность по-прежнему может передаваться на него, что ухудшает его последствия.

Один из способов исправить это — контроль тяги. Противобуксовочная система не контролируется через дифференциал, а является функцией современных тормозных систем, в которых, если колесо теряет сцепление с дорогой, его скорость может быть снижена, чтобы восстановить контроль.

Дифференциал повышенного трения (LSD)

Если вы управляете проектным автомобилем, созданным для участия в гонках, скорее всего, вы перешли на дифференциал повышенного трения. По сравнению с открытыми дифференциалами самоблокирующиеся дифференциалы позволяют колесам вращаться с одинаковой скоростью при трогании с места. В случае заноса мощность передается на противоположное колесо в надежде свести на нет эффект заноса.

Как работает дифференциал?

Чтобы объяснить, как работает дифференциал, давайте рассмотрим пример из его простейшей конфигурации.

Дифференциал состоит из трех шестерен: коронной шестерни, ведущей шестерни и крестовины.

Шестерня находится на конце ведущего вала автомобиля и соединяется с внешним диаметром большего зубчатого венца.

Шестерня крестовины вращается как внутри зубчатого венца, так и сама по себе.

Затем задние колеса соединяются с крестовиной через боковые шестерни, расположенные рядом с двумя независимыми осями.

При движении по прямой крестовину не нужно вращать. Только при повороте крестовина начинает двигаться в пользу того колеса, которое нуждается в большем вращении.

Зачем нужен дифференциал?

Когда дело доходит до существования дифференциала, это помогает вернуться в детство.

Представьте, что вы играете с игрушечной машинкой. Двигать его по прямой линии — пустяк; он легко скользит по полу с минимальными проблемами. Однако, когда вы пытаетесь развернуть машину на повороте или в виде восьмерки, вы начнете оставлять царапины на полу или ковре. Это связано с тем, что у игрушечных автомобилей, особенно без осей, колеса все время вращаются с одной и той же скоростью.

Итак, что делает дифференциал? Короче говоря, они помогают вашему автомобилю проходить повороты, не царапая шины по полу, регулируя переменную скорость двух колес.

Расширьте свои знания об автомобиле сегодня

Если вы обнаружите, что вам не хватает знаний об автомобиле, возможно, пришло время освежить свои знания. На сайте findandfundmycar.com мы поможем вам сделать это. От информационных статей и советов до руководств по покупке подержанных автомобилей по сниженным ценам — вы найдете все, что вам нужно, прямо здесь, в нашем блоге. Так почему бы не взглянуть на другой пост?

Все об автомобильном дифференциале – Да, он есть и в вашей машине!

Дифференциал является составной частью автомобиля с бензиновым или дизельным двигателем или любым другим двигателем. В то время как двигатель производит мощность, которая предназначена для передачи на колеса, мощность передается на колеса, которые не связаны жестко, а имеют дифференциал между ними для особой цели. Что это за цель? И как это работает и т.д.? В следующих вопросах мы посмотрим.

Какова функция дифференциала?

Большинство автомобилей либо переднеприводные, либо заднеприводные. Это означает, что мощность двигателя передается на два передних колеса или задние колеса, в любом случае один комплект колес следует за ним и катится независимо.

В случае, если бы автомобиль двигался только по прямой, мощность двигателя могла бы передаваться на два колеса напрямую без использования дифференциала. Однако это не так, и когда вы поворачиваете машину за угол, внутреннее колесо должно вращаться меньше, чем внешнее. Таким образом, функция дифференциала состоит в том, чтобы учесть это изменение и позволить внешнему колесу вращаться больше, чем внутреннему колесу, без проскальзывания. Без дифференциала машина не смогла бы пройти поворот без пробуксовки.

Как работает дифференциал?

В своей простейшей конфигурации дифференциал состоит из зубчатого венца, который приводится в движение ведущей шестерней. Зубчатый венец соединен с крестовиной. Шестерня крестовины может вращаться вместе с зубчатым венцом, а также вокруг своей оси. Крестовина находится в зацеплении с двумя боковыми шестернями, которые приводят в движение полуоси колес, на которые должна передаваться мощность. При прямолинейном движении автомобиля кольцо и крестовина вращаются как единое целое и передают равную мощность на полуоси, крестовина в этом случае не вращается вокруг своей оси.

В случае, если автомобиль поворачивает вправо/влево, крестовина также начинает вращаться вокруг своей оси, чтобы учесть разницу в сопротивлении, с которым сталкиваются колеса. Разница в скорости добавляется или вычитается из отдельных боковых шестерен в зависимости от того, какое колесо нужно больше вращать.

Читать — Как понять, что шины автомобиля нуждаются в замене?      

Сколько существует типов дифференциалов?

Самым распространенным и первым дифференциалом, который начали использовать в автомобилях, был открытый дифференциал. Другие, такие как блокируемый дифференциал, дифференциал повышенного трения, дифференциал повышенного трения с электронным управлением, появились по мере того, как в этой области были достигнуты технические достижения.

Самым продвинутым из них, появившимся в результате очень поздних разработок, является дифференциал векторизации крутящего момента. Он используется в основном в спортивных автомобилях.