устройство, назначение, где находится и для чего нужна блокировка межосевого механизма » АвтоНоватор
Современное машиностроение подразумевает большое количество вариаций автомобильного дифференциала. Это обусловлено тем, что индустрия постоянно развивается: машины имеют не только задний и передний привод, но также и полный. Вдобавок классификация узлов автомобиля разделяется по строению самого механизма. «Начинка» транспортных средств становится сложнее, но даже начинающим автовладельцам стоит знать принцип работы дифференциала.
Содержание
1 Назначение
2 Устройство и принцип работы дифференциала
3 Что такое блокировка дифференциала в автомобиле
4 Разновидности механизма по способу блокировки
4.1 С ручной блокировкой
4.2 Самоблокирующийся
4.3 С электронным управлением
4.4 Активного действия
Назначение
В автомобильной трансмиссии одной из самых важных деталей является дифференциал.
Работа дифференциала заключается в том, чтобы давать правильные сигналы колёсам от коробки передач и напрямую от двигателя. Данный автомобильный узел имеет планетарное строение, что позволяет ему выполнять свою работу, даже если количество оборотов колёс в один промежуток времени имеет различие. Такое возможно, когда авто входит в поворот или начинает буксовать.
Дифференциал позволяет ведущим колёсам автомобиля вращаться с различной угловой скоростью
При всех достоинствах у простых вариантов дифференциалов есть и важные недостатки, и самый главный из них следующий: частота вращения на колёса распределяется не только в соотношении 50/50, но может стать и 100/0, когда, например, автомобиль застревает на льду или в грязи.
Наиболее частыми местами для установки дифференциала считаются:
- Коробка передач, в случае с автомобилями, имеющими передний привод;
- Раздаточная коробка или картер переднего и заднего моста, если авто имеет полный привод;
- Задний мост, на заднеприводных ТС.
Кроме того дифференциал условно делят на несколько разновидностей:
- Червячный, который считается универсальным видом;
- Конический — его чаще ставят между колёсами;
- Цилиндрический — зачастую используется для автомобилей с полным приводом и устанавливается между осями.
Существует также разделение дифференциалов по принципу симметричности. Выделяют симметричные и несимметричные узлы. Каждый из типов используется в определённых ситуациях. Несимметричная конструкция используется в полноприводных автомобилях. Дифференциал устанавливается между осями, и даёт различные пропорции крутящего момента на каждую из них. Для симметричного дифференциала подходит установка на главные оси. Это позволяет распределить между двумя колёсами равный крутящий момент.
Работа дифференциала на заднеприводном автомобиле
По месту расположения разделяют межосевой и межколёсный узел. Межколёсный дифференциал устанавливается между двумя колёсами, которые расположены на одной оси. Межосевой дифференциальный узел монтируется строго посередине между двух параллельных осей.
Устройство и принцип работы дифференциала
Для того чтобы определиться, как работает дифференциал в заднеприводной машине необходимо понять, что задняя ведущая ось вращается при помощи карданной передачи. После этого с помощью редуктора осуществляется поворот полуоси с колесом на ней. Дифференциалу удаётся совместить вышеперечисленные задачи так, чтобы колёса могли крутиться с различной скоростью. На автомобилях с передним приводом местонахождение и принцип работы дифференциального узла отличается. В данном случае крутящий момент от коробки передач сразу попадает на узел. После чего оказывается воздействие непосредственно на валы привода. Что касается полного привода, то для того чтобы ТС могло проезжать по разным участкам дорог, требуется не один, а целых три узла: между осями и между колёсами. В остальном принцип действия не отличается от вышеупомянутых.
Элементы, которые в дифференциале считают основными, это:
- Полуосевые шестерни;
- Шестерни сателлитов;
- Корпус.
Сателлиты по своему строению похожи на планетарный редуктор. Основная функция сателлитов заключается в том, чтобы совмещать корпус и полуосевую шестерню. Шлицы соединяют корпус и шестерню с теми колёсами, которые в автомобиле используются в качестве ведущих.
Корпус — это «оболочка» узла, его основная часть, в которой размещается остальные части механизма.
Что такое блокировка дифференциала в автомобиле
Блокировка дифференциального узла — это крайне важная функция, которая позволяет на время остановить работу одной из шестерёнок. Это необходимо в том случае, если одно из колёс по каким-либо причинам продолжает крутиться, а второе стоит на месте. Такая ситуация может произойти в случае, когда машина перемещается по неравномерно заледеневшей дороге.
Это интересно! Стоит применять блокировку в случае движения на небольшой скорости по труднопроходимым дорогам. Именно тогда вероятность застрять весьма высока. В других ситуациях блокировать дифференциал не следует, так как автомобиль стремится ехать по прямой и становится практически неуправляемым.
Разновидности механизма по способу блокировки
Временная остановка одного из работающих механизмов спасает не только от пробуксовки, но и от серьёзных проблем с неуправляемыми заносами. Можно заблокировать как колесо, так и половину оси. В зависимости от конфигурации автомобиля устанавливается дифференциал с ручным, самоблокировочным или электронным типом блокировки.
С ручной блокировкой
Дифференциал с ручным способом блокировки считают одним из наиболее примитивных. Отключение в ручном режиме осуществляется при помощи кнопок или рычагов, которые располагаются в салоне автомобиля. Подобный вид чаще всего используется в машинах, которые имеют полный привод, иными словами, во внедорожниках.
Планетарная система принимает форму муфты и блокирует возможность движения сателлитов. Эксперты настоятельно рекомендуют использовать ручную блокировку только после того, как будет выжата педаль сцепления.
Это важно! После блокировки дифференциала следует сбросить скорость на минимум, особенно если в этот момент автомобиль пересекает труднопроходимую местность. После того, как один из узлов заблокируется, будет гораздо сложнее поворачивать, а, значит, транспортное средство будет легче вести по прямой.
Функция ручной блокировки применяется на внедорожниках, которые обладают рамной конструкцией. Желательно использовать ручную блокировку, уже имея хороший стаж вождения, так как управлять таким автомобилем значительно сложнее.
Toyota Land Cruiser 100 является внедорожником, имеющим кнопку блокировки межосевого дифференциала
Транспортные средства, на которых имеется ручная блокировка дифференциала:
- Toyota Land Cruiser;
- Toyota Hilux;
- Шевроле Нива.
Самоблокирующийся
Данный вид узлов хорошо приспособлен к тяжёлым условиям вождения, так как значительно увеличивают проходимость авто. Основной принцип самостоятельной блокировки заключается в том, что определённые условия движения способствуют автоматической блокировке дифференциала. Если разница в полуосях становится слишком значительной, срабатывает механизм насоса, который нагнетает давление масла. После этого пластины начинают сближаться, а скорость колеса снижается. Этот метод позволяет правильно распределить нагрузку на колёса при буксовке или заносе.
Существует множество известных автомобильных самоблокирующихся дифференциалов. Например, узлы фирм Торсен и Квайф. Также примером подобного устройства является модель «speed sensitive». Механизм моментально фиксирует различную скорость вращения осей транспортного средства. Модель автомобиля, где стоит именно этот тип дифференциала — Toyota Rav4 с вискомуфтой. Если одна из осей начинает двигаться с намного большей скоростью, то муфта срабатывает и начинает тормозить движение предотвращая аварийную ситуацию! Как только скорость снижается, сила трения уменьшается и возвращает независимость частям узла.
Работа дифференциала Торсен основана на особенностях работы червячной передачи
На спецтехнике устанавливается другой вариант самоблокирующихся дифференциальных механизмов — кулачковые пары. Примером может послужить «ГАЗ-66». Подобная конструкция значительно увеличивает проходимость машины, однако вполне может создать опасные ситуации, когда дифференциал замыкается самостоятельно. Схема его действия очень проста и понятна: вместо «планетарки» в механизме применяются зубчатые пары. Они вращаются, если в скорости колёс возникают небольшие расхождения, однако если разница увеличиваются, то устройства входят в клин.
С электронным управлением
Блокировка узла в данном случае происходит после передачи датчиками информации в управление. Система управления может не только заблокировать дифференциальный узел, но и автоматически контролировать сцепление и тягу колёс. Датчики контролируют частоту оборотов всех осей, что значительно упрощает задачу управления автомобилем на разных поверхностях дорожного покрытия.
Активного действия
На сегодняшний день активные дифференциалы являются одними из наиболее эффективных в сравнении со своими аналогами. Подобный механизм был изобретён сравнительно недавно, однако уже набрал популярность. Принцип его работы в том, чтобы ускорить действие колёс и полуоси. Несмотря на то, что подобное решение полностью противоположно остальным, такой способ оказался наиболее удачным.
Активный дифференциал задней оси по команде центрального процессора увеличивает тягу на внешнем колесе автомобиля
Подобные разработки не только оптимизируют работу, но и позволяют снизить риски поломки автомобиля. Кроме того уменьшается процентное соотношение аварийных ситуаций на дорогах из-за неправильной работы дифференциала. Постоянное улучшение делает вождение любых наземных транспортных средств более простым, безопасным и удобным. Главное — это своевременно проверять состояние шестерёнок и всех остальных деталей, которые оказывают непосредственное влияние на работу дифференциального узла. От этого зачастую зависит не только безотказность личного автомобиля, но и жизнь водителя и пассажиров.
- Автор: Андрей
- Распечатать
Оцените статью:
(7 голосов, среднее: 4.7 из 5)
Поделитесь с друзьями!
Adblock
detector
Как работают разные типы дифференциалов
Что необходимо знать о дифференциалах и об их различиях в работе.
Прежде чем приступить к рассмотрению дифференциалов, их типов и нюансах работы, сначала мы с вами обратимся к теории. Для чего вообще нужен дифференциал на современных автомобилях и какой принцип его работы?
Дифференциал, как говорит теория, это механическое устройство с особым видом планетарной зубчатой передачи, разделяющий момент входного вала (в нашем случае карданного вала) между выходными валами (полуосями) автомобиля, передающий, момент силы с карданного вала на задние полуоси в заднеприводном варианте или непосредственно от двигателя сразу на полуоси в переднеприводном автомобиле так (дифференциал в FWD расположен в КПП), что угловые скорости вращения этих полуосей могут быть разными по отношению друг к другу и колеса автомобиля проходят разный путь (например в повороте). Опять же, все из теории, во время прохождения поворота колеса автомобиля проходят по различным траекториям, а именно, по внутренней и внешней, отсюда соответственно получается, что колесо вращающееся по внешнему радиусу проделывает (пробегает) больший путь чем то колесо, которое вращается по внутреннему радиусу, а значит, что и скорость такого вращения колес будет разная, т.е. скорость колеса вращающегося (пробегающего) по внутреннему радиусу должна быть меньше той скорости колеса, которое вращается по внешнему радиусу.
Смотрите также: Что нужно знать прежде чем ездить по бездорожью
В этом как-раз непосредственно и заключается главная задача дифференциала, т.е. правильно распределять скорости вращения валов на выходе и соответственно самих колес.
Предназначение дифференциала автомобилей:
— позволяет ведущим колёсам вращаться с разными угловыми скоростями;
— неразрывно передаёт крутящий момент от двигателя на ведущие колёса.
Основная проблема, появившаяся на заре автомобильной эры, была решена с помощью применения дифференциала, теперь повороты машине можно проходить более безопасно и без пробуксовки колес, а отсюда соответственно и без чрезмерной нагрузки на трансмиссию, на шины и на сами подшипники колес. Но зато появилось другое неудобство.
Простейший дифференциал имеет одну яркую «особенность», благодаря которой он категорически не подходит для сложных, экстремальных дорожных ситуаций.
Когда у ведущих колес 100% сцепление с дорогой, то все будет идти хорошо и дифференциал будет исполнять свою функцию просто идеально, но стоит одному из колес попасть в ситуацию когда оно (шина) потеряет сцепление с дорогой, или попадет на другой тип грунта или на лед, то начнет вращаться именно то колесо, которое потеряло сцепление, а противоположенное стоящее на более цепком грунте просто останется неподвижным.
Смотрите также: Избыточная поворачиваемость и недостаточная поворачиваемость
Не вдаваясь в сами нюансы работы механизма можно просто констатировать факт, что дифференциал не меняет свой крутящий момент, он просто перераспределяет мощность между колесами и такая мощность будет всегда больше на том именно колесе, которое вращается быстрее. При пробуксовке колеса сопротивление его и крутящего момента будет минимальным, а значит чрезвычайно малым будет и крутящий момент передающийся с самого двигателя непосредственно на колесо, а значит и на противоположенном колесе этот крутящий момент будет ему соответствовать, то есть он будет минимальным.
Особенно видны и очень заметны недостатки этого классического дифференциала на спортивных автомобилях с большой мощностью, а также и на полноприводных машинах, которые рассчитаны на езду по бездорожью.
В этой связи инженеры и автопроизводители большинства автокомпаний начали искать новое решение с этой проблемой. Появилось большое количество (различных видов устройств) дифференциалов. Основные виды таковых нам и хотелось бы освятить в данной статье. А также нам хотелось бы рассказать своим читателям и об основных преимуществах и конкретных недостатках тех или иных видов этих устройств, и еще, на каких современных автомобилях можно сегодня встретить тот или иной тип дифференциалов.
Свободный дифференциал (Open Differential).
Суть его работы.
Разделяет крутящий момент двигателя на две оси, каждая из которых способна вращаться с различной скоростью.
Недостатки.
При потери сцепления колеса с дорогой крутящий момент на противоположном колесе тоже снижается (падает). В худшем варианте, у застрявшего автомобиля одно колесо будет свободно вращается, в то время, как противоположенное с лучшим сцеплением не сможет просто передать поверхности (дороге) достаточно крутящего момента, чтобы сдвинуть автомобиль с места.
Современные системы управления тягой компенсируют это, путем применения тормозов к потерявшему сцепление колесу. Но данный подход к проблеме помогает лишь отчасти, более сложный дифференциал, как правило действует быстрее и он более эффективен, чем тот же стандартный тип такого механизма.
На каких автомобилях его можно обнаружить.
Устанавливается на большинство автомобилей у которых «отсутствуют претензии» на нехватку большой мощности (они достаточно мощные), или у которых «отсутствуют амбиции» к любому бездорожью (внедорожники), а также на семейные седаны, на кроссоверы, на мини-вэны, на малолитражные машины, и т. д.
Блокируемый дифференциал (Locking Differential).
Как он работает.
При заблокированном дифференциале колеса машины будут постоянно вращаться с равными скоростями. В песке, в грязи и на снегу заблокированный дифференциал гарантирует, что крутящий момент продолжит поступать на колеса с более высокой тягой.
Недостатки.
В незаблокированном виде данный механизм ведет себя точно также, как и свободный дифференциал. Блокировка дифференциала на поверхности с высоким уровнем сцепных свойств, как например, на том же сухом асфальте, затрудняет поворачиваемость автомобиля и может нанести серьезный вред автомобильной трансмиссии.
На каких автомобилях его можно обнаружить.
Jeep Wrangler, Mercedes-Benz G-класса, Ram 2500 Power Wagon; опционально его можно поставить на большинство полноразмерных джипов и пикапов.
Самоблокирующийся дифференциал (Limited-slip Differential).
Дифференциал повышенного трения.Как он работает.
Самоблокирующийся дифференциал совмещает в себе две концепции,- свободную и блокируемую системы дифференциалов. Он способен функционировать большую часть времени как обычный дифференциал, а в нужный момент автоматически блокироваться, т.е. в тот момент, когда происходит проскальзывание одного из колес. Блокировка достигается за счет вязкостной муфты, или фрикционной муфты, или за счет сложной системы гидророторного типа. В военных автомобилях ставятся зубчатые или кулачковые самоблокирующиеся дифференциалы.
Недостатки.
Чисто механические дифференциалы повышенного трения являются реактивными. То есть, они не блокируются пока не произошла пробуксовка колеса.
На каких автомобилях его можно обнаружить.
Nissan 370Z со Sport пакетом (с вискомуфтой), Mazda MX-5 Miata (clutch-type), Scion FR-S/Subaru BRZ (helical gears).
Самоблокирующийся дифференциал с электронным управлением (Electronically Controlled Limited-slip Differential).
Как он работает.
Преимущества такого электронного управления в том, что повышается тяга в повороте и степень блокировки дифференциала можно настроить.
Например, если компьютер автомобиля определяет, что в повороте у него (автомобиля) избыточная поворачиваемость, то он может сильнее заблокировать дифференциал для того чтобы стабилизировать автомобиль.
Недостатки.
Как и в обычном дифференциале ограниченного скольжения его крутящий момент смещен в сторону и колеса более медленно вращающегося.
На каких автомобилях его можно обнаружить.
BMW M3 и M4, Cadillac ATS-V и CTS-V, Chevrolet Corvette с пакетом Z51, Ferrari 488GTB.
Активный дифференциал (Torque-vectoring Differential).
Как он работает.
Использует дополнительные редуктора, которые подключаются по команде электроники. Электроника собирает информацию со всех датчиков, а именно, о скорости автомобиля, о скорости вращения колес, о включенной передаче, об угле поворота рулевого колеса и о множестве других параметров.
Способен дозированно отправлять крутящий момент к каждому из ведущих колес.
С активным дифференциалом автомобиль может проходить повороты на больших скоростях.
Недостатки.
Системы активного дифференциала тяжелые, достаточно сложные и очень дорогие, они увеличивают расход топлива автомобиля.
На каких автомобилях его можно обнаружить.
Audi S4, S5 и S6; BMW X5 M и X6 M; Lexus RC F.
Принцип работы дифференциала и его устройство
Автоликбез28 января 2018
Содержание
- 1 Назначение механизма
- 2 Как работает свободный дифференциал?
- 3 Разновидности механизмов
- 3.1 Устройство повышенного сопротивления
- 3.2 Самоблокирующиеся передачи Torsen
Крутящий момент, создаваемый двигателем внутреннего сгорания, передается колесам с помощью различных механизмов – валов, шлицевых и шестеренчатых передач, дифференциалов.
Последние вызывают наибольший интерес у любителей экстремальной езды по бездорожью, поскольку принимают участие в распределении мощности. Многие автолюбители слабо представляют работу данного узла, поэтому стоит рассмотреть вопрос, что такое дифференциал в автомобиле, объяснить его устройство и принцип действия.Назначение механизма
Чтобы понять роль дифференциала, применяющегося в транспортных средствах всех типов, нужно рассмотреть конструкцию обычного планетарного редуктора, передающего усилие от карданного вала двум полуосям. Алгоритм работы агрегата прост:
- Кардан вращает хвостовик с косозубой шестеренкой на конце.
- От хвостовика крутится большая планетарная шестерня, соединенная с двумя полуосями.
- Крутящий момент передается от планетарной шестерни полуосям и закрепленным на концах колесам.
Без дифференциала редуктор поровну распределяет крутящий момент на 2 оси, в результате колеса вертятся с одинаковой скоростью. Такое разделение вполне годится для прямолинейного движения, которое в реальности встречается довольно редко – даже при езде по ровным участкам трассы автомобиль отклоняется от прямой линии.
Чтобы машина идеально прошла поворот, колеса одного моста должны вращаться с разными скоростями, поскольку внешнее катится по более широкой дуге. Простой редуктор, обеспечивающий одинаковое вращение обеих полуосей, на повороте заставит одну шину скользить, вторую – буксовать, что заметно ухудшает маневренность авто.
Справка. Проблема весьма актуальна для внедорожников с постоянным полным приводом. В данном случае крутящий момент делится не только между колесами, но и между осями, вращающими редукторы переднего и заднего моста.
Совмещенный с планетарным редуктором дифференциал нужен для изменения угловых скоростей правого и левого колеса в зависимости от крутизны поворота. Механизм автоматически распределяет крутящий момент на полуоси, позволяя колесным покрышкам совершать разное число оборотов при движении автомобиля по дуге. Без дифференциала нормальная эксплуатация транспортного средства невозможна по таким причинам:
- недостаточная управляемость;
- быстрое истирание шин;
- ускоренный износ деталей редуктора, валов и полуосей.
Как работает свободный дифференциал?
Механизмами данного типа оснащается подавляющее большинство машин с приводом на переднюю либо заднюю ось. В первом случае узел размещается внутри коробки передач, во втором является частью планетарного редуктора заднего моста.
Конструкция планетарной передачи подразумевает использование шестеренок конической формы. Существуют и другие разновидности автомобильных редукторов – цилиндрические, конусно-цилиндрические и червячные.
Устройство дифференциала свободного типа предусматривает совмещение с главной передачей. Механизм заднего моста включает следующие детали:
- хвостовик с конической ведущей шестерней, соединенный с карданным валом;
- ведомая планетарная шестеренка;
- корпус ведомой шестерни оборудован двумя проушинами, куда вставляются оси сателлитов;
- сателлитные шестеренки конической формы;
- ведомые шестерни полуосей;
- подшипники;
- корпус редуктора.
В легковых авто устанавливается 2 сателлита, на грузовиках – четыре.
Изучить принцип работы свободного дифференциала предлагается на примере:
- Пока машина едет прямо, колеса крутятся с одинаковой скоростью. Хвостовик вращает «планетарку» вместе с закрепленными на ней сателлитами, причем последние остаются неподвижными и передают равный крутящий момент обеим осям за счет давления на зубья.
- Автомобиль входит в поворот. Крутящиеся вместе с большой шестерней сателлиты начинают вращаться вокруг собственной оси, причем в разные стороны.
- Мощность на валу делится не пополам, а в зависимости от крутизны дуги. Благодаря комбинированному вращению сателлитов полуоси и колеса совершают разное число оборотов, машина успешно преодолевает поворот без проскальзывания и пробуксовки резины.
Дифференциал получил название свободного, поскольку передает больший крутящий момент на колесо, которое вращается легче. Понятно, что на повороте шина внутри дуги сопротивляется вращению, поэтому дифференциал отдает больше мощности другой оси – противоположное колесо крутится быстрее.
Примечание. Полноприводные авто и внедорожники оснащаются тремя дифференциальными разделителями мощности – межосевым (ставится в раздаточной коробке) и двумя межколесными.
Свободный механизм решает главную проблему, но создает побочную. Когда одна покрышка начинает контактировать со скользким покрытием – льдом, укатанным снегом, грязью, начинается пробуксовка. Причина – дифференциальный механизм, отдающий максимум мощности в сторону наименьшего сопротивления. Для предотвращения подобных ситуаций на многих автомобилях задействована временная блокировка дифференциала.
Разновидности механизмов
Чтобы избавиться от пробуксовок на скользком дорожном покрытии либо в условиях бездорожья, производители комплектуют транспортные средства дифференциальными устройствами следующих конструкций:
- механизм свободного типа с принудительной блокировкой от привода;
- частично блокирующийся дифференциал повышенного сопротивления;
- самоблокирующаяся червячная передача типа Torsen.
В первом варианте применяется рассмотренный выше шестеренчатый узел, дополнительно оснащенный блокировочным устройством. Система функционирует просто: в случае необходимости водитель активирует привод, фиксирующий сателлиты в неподвижном состоянии. Крутящий момент начинает делиться ровно пополам, оси вращаются с одинаковой скоростью и транспортное средство успешно преодолевает проблемное место.
Принудительная блокировка межосевого дифференциала включается с помощью различных приводов:
- механический – от рычага раздаточной коробки;
- электрический;
- пневматический;
- гидравлический.
Аналогичные приводные элементы применяются для остановки и удержания сателлитов переднего либо заднего моста.
Автомобили дорогой комплектации производители оснащают антипробуксовочной системой. Она «обманывает» дифференциальное устройство другим способом: по сигналу датчика, фиксирующего быстрое вращение одного колеса, электроника отдает команду его притормозить. Тогда сателлитные шестеренки начинают передавать больше мощности на другую ось и авто прекращает «грестись» на месте.
Устройство повышенного сопротивления
Помимо сателлитов, ведущих и ведомых шестерен, дифференциал повышенного трения включает такие элементы:
- корпус, жестко прикрепленный к планетарной шестеренке;
- пакет фрикционных дисков, установленных на каждой полуоси;
- стальные диски, чьи выступы зафиксированы в корпусе;
- распорная пружина, вставленная между коническими шестернями полуосей.
Стальные и фрикционные диски (похожие применяются в сцеплении) установлены поочередно, первые вращаются вместе с корпусом, вторые – с осями. Конусообразная шестеренка надета на шлицы оси и способна смещаться на определенное расстояние. Пружина поддавливает 2 противоположных осевых шестерни.
Частичная блокировка дифференциала происходит следующим образом:
- На прямолинейном сухом участке дороги сателлиты неподвижны, а диски вращаются друг относительно друга.
- При попадании одной шины на скользкий участок начинается пробуксовка. Благодаря конусной форме зубьев шестеренки со стороны остановившегося колеса начнут взаимно отталкиваться.
- Шестерня полуоси сдвинется и сожмет пакет дисков. Возникнет сила трения, заставляющая ось вращаться вместе с корпусом напрямую от «планетарки» в обход сателлитов.
Подобное устройство самостоятельно регулирует степень блокировки – чем медленнее крутится покрышка с хорошим сцеплением, тем сильнее сжимаются диски и подается больше крутящего момента.
Самоблокирующиеся передачи Torsen
Принцип работы данных механизмов базируется на одной особенности червячной пары: шестеренка способна передавать вращение сателлиту, но обратное действие невозможно. Все шестерни, включая сателлитные, сделаны в виде цилиндров с косыми дугообразными зубьями. Всего в механизме применяется 3 пары червячных сателлитов, установленных вокруг шестеренок полуосей.
Самоблокирующийся дифференциал работает так:
- Во время прямолинейного движения червячные сателлиты ведут себя аналогично конусным – не крутятся сами, но вращают оси от главной передачи.
- На повороте число оборотов одной полуоси вырастет и она придаст вращение парам сателлитов – мощность начнет распределяться по-разному.
- Поскольку каждая пара сателлитов связана между собой прямозубой передачей, пробуксовка одного колеса исключается. Ось способна крутить свой сателлит, тот вращает соседний, который уже не может поворачивать вторую полуось. Механизм блокируется автоматически.
Устройство Torsen – самое надежное и передовое, но слишком дорогое, поэтому ставится на машины максимальной комплектации. В остальных применяются более доступные механизмы повышенного трения.
В среде любителей экстремальной езды по бездорожью известен простейший способ избежать пробуксовок – блокировка заднего дифференциала с помощью сварки. Сателлиты намертво привариваются к осям и всегда находятся в неподвижном состоянии. Правда, подобные автомобили предназначены только для езды по грунту и снегу – эксплуатировать их на твердом покрытии чересчур неудобно и дорого.
Что такое дифференциал в автомобиле и как он работает?
Что такое дифференциал в автомобиле?
Дифференциал представляет собой набор шестерен, который передает мощность двигателя на колеса, позволяя им вращаться с разной скоростью на поворотах. Если у вашего автомобиля полноприводная система, то, скорее всего, у него есть передний и задний дифференциалы. Дифференциал работает с трансмиссией, чтобы передать мощность от двигателя к оси, которая вращает колеса.
Дифференциал предназначен для привода колесной пары, позволяя им вращаться с разной скоростью. Эта функция обеспечивает пропорциональную скорость между левым и правым колесами. Если внутренняя шина в повороте вращается на 15 об/мин меньше, чем при движении прямо, то внешняя шина вращается на 15 об/мин больше, чем при движении прямо.
Например, когда ваш автомобиль поворачивает, внешнее колесо должно двигаться быстрее, чем внутреннее. Дифференциал распределяет равные количества крутящего момента на оба колеса. Это позволяет колесам реагировать на сопротивление или обеспечивать сцепление, чтобы колесо больше сопротивлялось вращению. Колесо с меньшим сопротивлением вращается быстрее.
В переднеприводных (FWD) дифференциал расположен рядом с коробкой передач в корпусе и называется коробкой передач. При заднем приводе (RWD) дифференциал расположен между задними колесами, которые связаны с трансмиссией через карданный вал. Полноприводные (AWD) и полноприводные (4WD) автомобили добавляют межосевой дифференциал или раздаточную коробку для распределения мощности спереди и сзади.
Некоторые гибридные автомобили имеют «электронный» полный привод. Они используют электродвигатели для привода задних колес, поворачивая их быстрее или медленнее на поворотах по мере необходимости.
Как работает дифференциал в автомобиле?Проще говоря, дифференциал — это система, передающая крутящий момент от двигателя к колесам. Дифференциал берет мощность от двигателя и распределяет ее так, чтобы колеса могли вращаться с разной скоростью. Поверните его за угол, и у вас не возникнет проблем, так как каждое колесо может вращаться независимо от другого.
Когда вы смотрите на полный современный дифференциал, он кажется невероятно сложным.
Однако, если вы систематически разберете его и поймете основы того, чего он пытается достичь и как он пытается этого достичь, вы обнаружите, что это действительно прекрасная вещь.
Посмотрите это видео о двигателях Chevrolet, чтобы взглянуть на дифференциал в стиле ретро.
Теперь, когда мы познакомились с основами дифференциала или, в данном случае, «открытого дифференциала», давайте немного подробнее обсудим дифференциал повышенного трения (LSD).
Представьте, что вы находитесь на трассе и пытаетесь выйти из крутого поворота на скорости 50 км/ч. Вся эта сила пойдет по пути наименьшего сопротивления.
Весь вес смещен в одну сторону. Вся эта мощность будет вращать только внутреннее колесо, что приведет к огромной потере мощности или вращению и серьезной аварии.
LSD позволяет свести к минимуму эту потерю привода. Система сцепления создает трение с каждой стороны оси, чтобы автомобиль мог перераспределять крутящий момент на каждое колесо, чтобы вы могли получить столько мощности, сколько необходимо. Если вы знаете, как поворачивать руль, вы можете управлять автомобилем, используя только силу, даже на повороте.
Как вы понимаете, весь дифференциальный механизм должен выдерживать огромную силу. Это лишь одна из причин, по которой эти компоненты изготовлены из самых прочных материалов. Никаких соломинок и крышек от молочных бутылок.
Дифференциалы должны быть очень прочными. Когда автомобили были медленнее и менее требовательны, можно было обойтись более дешевыми металлами. Это просто уже не так.
Даже самые простые современные автомобили могут комфортно двигаться со скоростью более 150 км/ч и безопасно проходить повороты на относительно высоких скоростях. Высококачественные компоненты больше не предназначены для гоночных трасс.
Parts of DifferentialFollowing are Differential Parts:
- Bearing kits
- Individual seals and bearings
- Ring and pinion sets
- Axle shafts
- carrier/pinion shims, pinion nuts, crush sleeves, и болты зубчатого венца
- Комплекты тяги Posi и внутреннего зубчатого колеса
- корпуса держателей
- Это лишь некоторые из запасных частей. У нас даже есть бывшие в употреблении детали для большинства дифференциальных приложений.
- Шестерня привода: эта деталь передает мощность на зубчатый венец от приводного вала.
- Корпус дифференциала в сборе: эта часть удерживает зубчатый венец вместе с другими компонентами, которые приводят в движение задний ведущий мост.
- Зубчатый венец: эта секция передает мощность на предыдущую часть, которая представляет собой блок корпуса дифференциала.
- Заднеприводные оси : это стальные валы, которые передают крутящий момент от корпуса дифференциала в сборе к ведущим колесам.
- Кожух моста : это металлический корпус, который закрывает задние мосты, а также поддерживает задний мост в сборе.
- Подшипники задней оси : это шариковые подшипники, которые устанавливаются между корпусом оси и осями.
- Боковые шестерни : эти шестерни помогают обоим колесам вращаться независимо друг от друга при повороте.
Между автомобилями используются четыре распространенных дифференциала: открытые, блокируемые, самоблокирующиеся и с вектором крутящего момента.
Вот четыре типа дифференциалов:
- Открытый дифференциал — Этот тип дифференциала часто встречается в семейных седанах и автомобилях эконом-класса. Он разделяет крутящий момент двигателя на два выхода энергии, чтобы колеса могли вращаться с разной скоростью. Если одна шина потеряет сцепление с дорогой, другая потеряет способность поддерживать сцепление с дорогой.
- Блокируемый дифференциал — иногда также известный как сварной дифференциал, этот дифференциал соединяет колеса, поэтому они вращаются с одинаковой скоростью. Обычно это немного затрудняет поворот. Транспортные средства, которые используют этот тип, представляют собой полноразмерные грузовики и Jeep Wrangler.
- Дифференциал повышенного трения . Предлагая лучшее из обоих миров, дифференциал повышенного трения работает как открытый дифференциал до тех пор, пока не произойдет проскальзывание, после чего дифференциал автоматически блокируется. Этот тип встречается в таких автомобилях, как Nissan 370Z и Mazda MX-5 Miata.
- Управление вектором крутящего момента — Используемый в BMW X5 M или Lexus RC F, дифференциал с вектором крутящего момента использует дополнительные зубчатые передачи для передачи определенного количества крутящего момента на каждое колесо для дополнительного контроля на поворотах.
1. Открытый дифференциал
Самым простым и распространенным узлом является открытый дифференциал, названный так потому, что колеса всегда могут вращаться независимо друг от друга. Его главный недостаток заключается в том, что если колесо не имеет сцепления с дорогой, например, если оно ударяется об лед, оно все равно получает большую мощность. Он беспомощно вращается, и вы никуда не денетесь.
Чтобы компенсировать потерю тяги во время движения, все новые автомобили должны быть оборудованы системой контроля тяги и электронной устойчивости. Они используют датчики антиблокировочной системы тормозов, чтобы определить, вращается ли колесо быстрее. Затем он снижает мощность двигателя или ломает прялку, или и то, и другое, чтобы взять ситуацию под контроль.
Иногда вы хотите, чтобы колесо вращалось, например, при попытке выбраться из глубокого снега, что позволяет временно отключить контроль тяги с помощью кнопки на приборной панели.
2. Дифференциал повышенного трения
В некоторых автомобилях, в основном в высокопроизводительных моделях, вместо открытого дифференциала используется дифференциал повышенного трения. Когда одно колесо теряет сцепление с дорогой, мощность переходит на другое колесо. Это уменьшает пробуксовку колес, а в более мощных переднеприводных автомобилях помогает предотвратить подруливание под действием крутящего момента — склонность переднего водителя тянуть из стороны в сторону, когда вы нажимаете на педаль акселератора.
Все ограниченные квитанции служат одной цели, но как именно они это делают, зависит от их типа. Дифференциал с механическим сцеплением имеет пластины сцепления рядом с шестернями, и при необходимости на пластины нажимают прижимные кольца, чтобы обеспечить сопротивление. Активная система дифференциала работает так же, но использует компьютер для отслеживания условий движения и включения сцепления дифференциала.
Вискомуфта дифференциала содержит фрикционные диски, погруженные в масло, и когда колесо проскальзывает, движение жидкости заставляет диски вращаться с разной скоростью, обеспечивая при необходимости большую мощность. Дифференциал Torsen — это торговая марка, производная от Torque-Sensing — добавляет червячные шестерни к набору шестерен дифференциала, чтобы активировать необходимое сопротивление.
3. Блокируемый дифференциал
Блокируемый дифференциал позволяет колесам большую часть времени вращаться с разной скоростью, но когда функция блокировки активирована, оба колеса вращаются с одинаковой скоростью. Он в основном используется для езды по бездорожью.
В дополнение к блокируемому дифференциалу заднего колеса, самые прочные полноприводные автомобили будут также оснащены блокируемым передним дифференциалом. Автомобиль с одним или обоими заблокированными дифференциалами может ползти вперед по камням или твердым поверхностям, но его будет очень трудно поворачивать.
4. Дифференциал с вектором крутящего момента
Самый сложный и совершенный тип дифференциала, дифференциал с вектором крутящего момента использует набор датчиков и электроники для получения данных от различных вещей (дорожное покрытие, положение дроссельной заслонки, система рулевого управления и т. д.). для активации муфт с электронным управлением и контроллера.
Также известные как активные дифференциалы, они работают наиболее эффективно, что обеспечивает по-настоящему динамичное и динамичное вождение. Дифференциалы с вектором крутящего момента можно найти в некоторых высокопроизводительных заднеприводных и полноприводных автомобилях.
Как работает дифференциал?
7 мая 2014 г.
Дифференциал является неотъемлемой частью всех четырехколесных транспортных средств. Дифференциальная технология была изобретена столетия назад. и считается одним из самых гениальных изобретений, когда-либо созданных человеческим мышлением. В этой статье, мы логически узнаем, зачем нужен дифференциал в автомобиле и как он работает.
Для чего используется дифференциал?
Колеса получают мощность от двигателя через приводной вал. Колеса, которые получают мощность и заставляют автомобиль двигаться вперед называются ведущими колесами. Основная функция дифференциала заключается в том, чтобы ведущие колеса вращаться с разными оборотами, при этом оба получают мощность от двигателя.
Рис:1 Мощность двигателя передается на колеса через приводной валРассмотрим эти колеса, которые совершают поворот. Понятно, что левое колесо должно пройти больший расстояние по сравнению с правым колесом.
Рис.2 При повороте направо левое колесо должно пройти большее расстояние; это означает большую скорость левое колесоЭто означает, что левое колесо должно вращаться с большей скоростью, чем правое колесо. Если эти колеса были соединены с помощью сплошного вала, колеса должны были бы проскальзывать, чтобы совершить поворот. Это именно то место, где дифференциал пригодится. Гениальный механизм в дифференциале позволяет левому и правому колесам поворачивать на разных оборотах, при этом передавая мощность на оба колеса.
Части дифференциала
Теперь мы узнаем, как дифференциал достигает этого шаг за шагом, используя простейшую конфигурацию. Мощность от двигателя передается на зубчатый венец через шестерню. Зубчатый венец соединен с шестерня паука.
Рис.3 Шестерня крестовиныШестерня крестовины лежит в основе дифференциала, и особое внимание следует уделить ее вращению. Шестерня крестовины может свободно совершать 2 вида вращения: одно вместе с зубчатым венцом (вращение) и второе на собственной оси (вращения).
Рис. 4 Зубчатая передача может совершать 2 вида вращенияЗубчатая передача находится в зацеплении с 2 боковыми шестернями. Вы можете видеть, что и крестовина, и боковые шестерни являются коническими шестернями. Передача мощности от приводного вала к ведущим колесам происходит по следующей схеме. Мощность от приводного вала сначала передается на ведущую шестерню, а поскольку ведущая шестерня и зубчатый венец находятся в зацеплении, мощность передается на зубчатое колесо. механизм. Поскольку крестовина соединена с зубчатым венцом, к ней поступает мощность. Наконец, от паука, мощность передается на обе боковые шестерни.
Рис:5 Основные компоненты стандартного дифференциалаРабота дифференциала
Теперь давайте посмотрим, как дифференциалу удается вращать боковые шестерни (ведущие колеса) на разных скоростях, как требуется в различных сценариях вождения.
Автомобиль движется прямо
В этом случае крестовина вращается вместе с зубчатым венцом, но не вокруг своей оси. Итак крестовина будет толкать и заставлять обе боковые шестерни вращаться, и обе будут вращаться с одинаковой скоростью. Короче говоря, когда транспортное средство движется прямо, зубчатая передача в сборе со стороны крестовины будет двигаться как единое целое.
Рис:6 Пока машина движется прямоМашина поворачивает направо
Теперь рассмотрим случай, когда машина поворачивает направо. Шестерня крестовины играет ключевую роль в этом. кейс. Вместе с вращением зубчатого венца оно вращается вокруг своей оси. Итак, крестовина имеет комбинированный вращение. Интересен эффект комбинированного вращения на боковой передаче.
Рис. 7 Чтобы получить окружную скорость на левой и правой сторонах крестовины, мы должны учитывать обе вращение и вращениеПри правильном зацеплении боковая шестерня должна иметь ту же окружную скорость, что и крестовина. Технически говоря, обе шестерни должны иметь одинаковую скорость линии шага. Когда крестовина вращается, а также вращаясь, окружная скорость на левой стороне крестовины представляет собой сумму вращения и вращения скорости. Но с правой стороны это разница двух, так как скорость вращения противоположна направление в эту сторону. Этот факт наглядно изображен на рис.7. Это означает, что левая передача будет иметь более высокую скорость по сравнению с правой боковой передачей. Таким образом, дифференциалу удается поворачивать левое и правое колеса одновременно. разные скорости.
Автомобиль поворачивает налево
При повороте налево правое колесо должно вращаться с большей скоростью. Сравнивая с предыдущим случаем, ясно, что если крестовина будет вращаться в противоположном направлении, правая боковая шестерня будет иметь большее скорость.
Рис:8 При повороте налево крестовина вращается в противоположном направленииИспользование большего количества крестовин
Чтобы выдерживать большую нагрузку, обычно добавляется еще одна крестовина. Обратите внимание, что шестерни крестовины должны вращаться. в противоположных направлениях, чтобы обеспечить правильное движение шестерни. Механизм с четырьмя крестовинами также используется для транспортных средств. с большими нагрузками. В таких случаях крестовины соединяются с концами поперечины, а крестовины свободно вращаться независимо.
Рис:9 Двойная крестовина обычно используется для перевозки большего количества грузовДругие функции дифференциала
Помимо возможности вращения колес с разной скоростью вращения, дифференциал выполняет еще 2 функции. Во-первых, это скорость
редуктор в зубчатом венце в сборе. Это достигается за счет использования зубчатого венца, имеющего почти 4-5
количество зубьев в несколько раз больше, чем у шестерни. Такое огромное передаточное число снизит скорость кольца
передач в том же соотношении. Поскольку поток мощности на шестерню и зубчатый венец одинаковый, такое снижение скорости
приведет к увеличению крутящего момента.
Также можно отметить одну особенность зубчатого венца, это гипоидные шестерни. Гипоидные передачи имеют большую площадь контакта.
по сравнению с другими парами зубчатых колес и обеспечит плавность работы зубчатого колеса.
Другой функцией дифференциала является поворот направления потока мощности на 90 градусов.
Недостаток стандартного дифференциала
Дифференциал, который мы рассмотрели до сих пор, известен как открытый или стандартный дифференциал. Он способен вращение колес на разных оборотах, но у него есть один существенный недостаток. Рассмотрим ситуацию, когда одно колесо автомобиль находится на поверхности с хорошим сцеплением, а другое колесо находится на скользкой дороге.
Рис.10 Стандартное дифференциальное транспортное средство на разных тяговых покрытиях не сможет двигатьсяВ этом случае стандартный дифференциал передает большую часть мощности на скользкое колесо, поэтому автомобиль не сможет двигаться. Чтобы решить эту проблему, вводятся дифференциалы повышенного трения. Подробнее о них мы узнаем в отдельной статья.
ОБ АВТОРЕ
Сабин Мэтью, аспирант ИИТ Дели в области машиностроения. Основатель Lesics Engineers Pvt Ltd & Ютуб-канал «ЛЕСИКС». Он предоставляет качественное инженерное образование на своем канале YouTube. И «ЛЕСИКС» охватывает огромное количество инженерных тем. Сабин очень увлечен изучением физики за сложными технологиями и объясняя их простыми словами. Чтобы узнать больше об авторе, перейдите по этой ссылке
Типы автомобильных дифференциалов и принцип их работы
Опубликовано by Benjamin Jerew Know How
Возможно, мы никогда не узнаем, кто изобрел дифференциал, но этой технологии не менее 3000 лет. Дифференциалы или дифференциалы основаны на основном принципе, согласно которому при прохождении поворотов внешнее колесо поворачивается быстрее, чем внутреннее, преодолевая большее расстояние. Массивная ведущая ось может погнуться, сломаться или поцарапать шины.
Было разработано несколько типов автомобильных дифференциалов: некоторые предназначены просто для учета разницы в скорости вращения колес, а другие предназначены для ее нейтрализации или усиления.
Открытый дифференциалОткрытый дифференциал допускает разницу в скорости вращения колес или проскальзывании колес, но не более того. Шестерня ведущего вала приводит в движение ведущую шестерню дифференциала. Пара конических шестерен дифференциала приводит в движение пару ведомых конических шестерен, которые соединяются с полуосями для привода колес. На типичной сухой дороге открытый дифференциал позволяет внешнему колесу вращаться быстрее, чем внутреннему. При хорошей тяге мощность от двигателя и трансмиссии передается пропорционально на каждое колесо — 50/50 на прямой, переменная на поворотах.
Единственная проблема возникает, когда ведущее колесо теряет сцепление с дорогой, например, на льду или гравии. В этом случае открытый дифференциал позволяет всему крутящему моменту передаваться на колесо без сцепления с дорогой, в результате чего автомобиль никуда не движется. Открытые дифференциалы можно найти на большинстве автомобилей в мире, но не на высокопроизводительных или внедорожных автомобилях.
Дифференциал повышенного тренияВ 1932 году Фердинанд Порше, обнаружив, что открытый дифференциал не может преодолевать крутые повороты (внутреннее колесо теряет сцепление с дорогой в поворотах на высокой скорости), разработал дифференциал повышенного трения. В нормальных условиях вождения, на прямых дорогах и в типичных поворотах дифференциал повышенного трения действует как открытый дифференциал, допуская разницу в скорости вращения колес. Однако при резком ускорении и резких поворотах муфты или пластины в самоблокирующемся дифференциале не позволяют дифференциалу передавать весь крутящий момент на колесо с наименьшим сопротивлением. Это позволяет гоночному автомобилю преодолевать скоростные и мощные повороты. Дифференциалы с ограниченным проскальзыванием можно найти на многих автомобилях с высокими характеристиками и на некоторых якобы внедорожниках.
Блокировка дифференциалаИногда любое проскальзывание колес слишком велико, что устраняет блокировка дифференциала. Блокирующие дифференциалы или блокираторы могут быть расширением ограниченного проскальзывания, используя муфты и пружины для активации механизма блокировки, передавая равный крутящий момент на каждое колесо, независимо от наличия тяги. Блокируемые дифференциалы с возможностью выбора используют воздух, электричество или кабель. Детройтские блокираторы или блокираторы щелчка обеспечивают отличную блокировку и передачу крутящего момента, но на самом деле не являются дифференциалами, поскольку они полностью отключают ось в поворотах. Блокируемые дифференциалы различных типов встречаются на внедорожниках и некоторых автомобилях с высокими характеристиками.
Дифференциал с вектором крутящего моментаДифференциал с вектором крутящего момента — это наиболее продвинутый и сложный тип автомобильного дифференциала, усиливающий разницу в скорости вращения колес при поворотах автомобиля. Используя муфты с электронным управлением и отдельный контроллер, дифференциалы с вектором крутящего момента принудительно замедляют колесо внутри поворота, передавая крутящий момент на внешнее колесо, приводя автомобиль в движение в повороте. Также называемые активными дифференциалами, они модулируют передачу крутящего момента по требованию, что приводит к динамичному вождению и лучшему прохождению поворотов. Дифференциалы с вектором крутящего момента обычно встречаются на заднеприводных и полноприводных автомобилях, а некоторые автомобили имитируют это, модулируя тормоза на внутреннем колесе.
Что бы вы ни водили, знайте, что дифференциал может повлиять на сцепление с дорогой и устойчивость, и регулярно обслуживайте его, чтобы продлить срок его службы.
Ознакомьтесь со всеми деталями трансмиссии, доступными в NAPA Online, или доверьтесь одному из наших 17 000 пунктов обслуживания AutoCare в NAPA для планового технического обслуживания и ремонта. Для получения дополнительной информации о типах автомобильных дифференциалов поговорите со знающим экспертом в местном магазине NAPA AUTO PARTS.