Редуктор и дифференциал различия: Разница между редуктором и дифференциалом

Содержание

Планетарный редуктор: устройство, принцип работы, виды

Аналоги мировых брендов. Подробнее>>

Из чего состоит планетарная передача

Планетарным редуктором называется один из типов механических редукторов. Этот широко распространённый во многих отраслях тип редукторов основан на планетарной передаче. Планетарная передача представляет собой зубчатый механизм, характерной особенностью которого является то что оси некоторых зубчатых колёс являются подвижными.

Наиболее популярная разновидность планетарной передачи состоит из следующих элементов:

Солнечная шестерня – малое зубчатое колесо с внешними зубьями, располагающееся в центре механизма
Коронная шестерня (эпицикл) – большое зубчатое колесо с внутренними зубьями
Водило – эта деталь планетарной передачи механически соединяет все сателлиты. Именно на водиле установлены оси вращения сателлитов.
Сателлиты – малые зубчатые колёса с внешними зубьями, располагающиеся между солнечной и коронной шестернёй. Сателлиты находятся в одновременном зацеплении и с солнечной и с коронной шестернёй.

Как работает планетарный редуктор

Работа планетарной передачи простейшей конструкции в случае остановленного эпицикла происходит следующим образом. Во вращение приводится солнечная шестерня. Вместе с ней начинают поворачиваться сцепленные с ней сателлиты. По мере того как сателлиты поворачиваются, они перекатываются по солнечной шестерне и по эпициклу. Тем самым они перемещаются вокруг солнечной шестерни, приводя во вращение водило, на котором закреплены оси сателлитов.

Конструкция планетарного механизма позволяет работать не только с остановленным эпициклом, используя в качестве входа солнечную шестерню, а в качестве выхода – водило. Из трёх перечисленных элементов: солнечная шестерня – водило – эпицикл любые два можно использовать как вход или как выход, а оставшийся третий – затормозить.

Планетарная передача при таких способах включения всё равно будет работать, изменится лишь передаточное отношение как по величине, так и по знаку. Всего возможно шесть подобных способов включения, но наиболее широко применяется описанный выше: вход – солнечная шестерня, выход – водило, эпицикл – неподвижен. Такое включение имеет самое большое передаточное отношение из всех имеющихся способов.

Если в планетарном механизме вращаются, и солнечная шестерня и водило и эпицикл, то механизм начинает работать как дифференциал, позволяя производить сложение угловых скоростей на разных входах или их разложение угловой скорости на два различных выхода.

От планетарной передачи к планетарному редуктору

На практике планетарная передача используется как основной элемент для построения планетарных редукторов. В состав редуктора помимо самой передачи входят корпус, опорные подшипники, входной и выходной вал (или иные элементы для подключения вала двигателя и вала нагрузки).

Поскольку передаточное отношение планетарной передачи описанной конструкции чаще всего находится в диапазоне от 3 до 7, то для получения более высоких передаточных отношений применяют последовательное соединение нескольких планетарных механизмов. Получившийся в результате многоступенчатый редуктор может иметь передаточное отношение до нескольких тысяч и даже десятков тысяч.

Варианты планетарного редуктора: отличия друг от друга

Планетарные редукторы имеют большое количество разновидностей, отличающихся друг от друга по самым различным признакам. Отличия могут заключаться в конструктивной схеме – несколько солнечных шестерён, водил или эпициклов, вместо одной солнечной шестерни, одного водила и одного эпицикла в простейшем варианте редуктора. В некоторых вариантах редукторов плоскости вращения различных планетарных колёс могут быть не параллельны друг другу (пространственные планетарные механизмы).

Для построения планетарного редуктора могут быть использованы различные виды зубчатых колёс: прямозубые, косозубые, шевронные, конические. Использование каждого из этих видов зубчатых колёс может придать редуктору особенные свойства. Например, косозубые зубчатые колёса могут быть использованы для построения малошумных редукторов.

Количество сателлитов также может изменяться. Обычно используется от трёх (наиболее распространённый вариант) до шести сателлитов (выходные ступени компактных высоконагруженных редукторов). Форма сателлитов также может быть различной – например двухвенцовые зубчатые колёса в планетарных редукторах, построенных по сложным конструктивным схемам или разрезные подпружиненные зубчатые колёса в редукторах с пониженным люфтом.

Отличие планетарного редуктора от других редукторов

Планетарный редуктор имеет небольшой диаметр если сравнивать редукторы разных типов, рассчитанные на одинаковый номинальный момент. При этом осевая длина планетарных таких редукторов как правило больше чем у других типов редукторов.

В стандартных конструкциях планетарных редукторов доступен широкий ассортимент передаточных чисел (например, до шести тысяч в случае планетарных редукторов maxon motor) в отличие, например, от волновых редукторов (от 30 до 160 в стандартных моделях).

Среди планетарных редукторов можно найти модели с самым разным люфтом: от нескольких градусов для моделей стандартного исполнения до особо низколюфтовых редукторов специальной конструкции (например, планетарные редукторы Harmonic Drive). С одной стороны, это позволяет им быть более точными чем распространённые модели рядных редукторов, с другой стороны они не достигают точности волновых редукторов.

Нельзя добавить товар к сравнению. Вы уже добавили к сравнению товар из категории « XXX». Очистите список сравнения и попробуйте ещё раз.

Товар успено добавлен в корзину

Ваш город

Москва
Санкт-Петербург
Новосибирск
Екатеринбург
Казань
Нижний Новгород
Челябинск
Самара
Омск
Ростов-на-Дону
Уфа
Красноярск
Воронеж
Пермь
Волгоград
Краснодар
Саратов
Тюмень
Тольятти
Ижевск
Барнаул
Ульяновск
Иркутск
Хабаровск
Ярославль
Владивосток
Махачкала
Томск
Оренбург
Кемерово

Извини, ничего не нашлось

Ваш заказВаша корзина пуста

Спасибо, ваше сообщение отправлено.

Мы ответим вам как только сможем.

Перезвонить мне

Спасибо, ваше сообщение отправлено. Мы ответим вам как только сможем.

Сайт использует cookies для вашего удобства. Политика конфидинциальности и Правила использования. Принять

Политика конфиденциальности

Все четыре колеса… Часть 2

Полный привод дает немалые преимущества дорожному автомобилю в сложных условиях движения. Рассмотрим эволюцию полноприводных трансмиссий на примере продукции компании Honda Motor.

Но сначала закончим рассуждения, начатые в предыдущей статье. Еще активнее воздействовать на поворачиваемость автомобиля можно с помощью полностью управляемой трансмиссии, которая также позволяет перераспределять крутящий момент между колесами каждой оси. Неравенство тяговых реакций на правом и левом колесе приводит к появлению дополнительного поворачивающего момента:

Мпов = (Rxп – Rxл) B, где B – колея.

Если направление момента совпадает с направлением угловой скорости автомобиля, усиливается тенденция к избыточной поворачиваемости, если направления противоположны – к недостаточной.

Такой прием эффективен для оперативной корректировки траектории.

Так что полный привод «подорожного» автомобиля не столько средство повышения его проходимости, сколько действенная мера улучшения устойчивости, управляемости и, в конечном счете, безопасности. А теперь перейдем к обещанным автомобилям Honda.

Полноприводные автомобили для японцев не блажь, а жизненная необходимость. На северном острове Хоккайдо обильные снегопады – обычное дело, и два метра выпавшего за ночь снега никого не удивят. А если учесть еще сопки, покрывающие все острова, то преимущества полноприводного автомобиля в зимний период будут кстати. Не случайно все без исключения японские автопроизводители выпускают полноприводные версии своих автомобилей, начиная от самых маленьких моделей и заканчивая автомобилями представительского класса. Honda – сравнительно молодая компания, она приступила к массовому производству автомобилей в середине 1960-х. Поскольку машины, сошедшие с конвейера в 1970-х годах и раньше, на дорогах уже не встречаются, мы начнем наш рассказ с начала 1980-х.

Среди моделей, базирующихся на платформе Honda Civic 1983 года, была полноприводная версия с кузовом «универсал повышенной вместимости» – Civic Shuttle. Двигатель располагался спереди поперек, коробка передач могла быть механической или автоматической с постоянным приводом на передние колеса. Задний мост представлял собой неразрезную балку. Его главная передача соединялась с ведомой шестерней главной передачи переднего моста через кардан и угловой редуктор с кулачковой муфтой. В обычных условиях автомобиль был переднеприводным. Для подключения заднего моста нужно было остановиться и нажать клавишу 4WD. При этом срабатывал электромагнитный клапан, разрежение из впускного коллектора двигателя втягивало диафрагму вакуумного сервопривода и муфта соединяла кардан с редуктором. Поскольку межосевого дифференциала не было, двигаться в режиме 4WD можно было с ограниченной скоростью. При увеличении скорости примерно до 40 км/ч электроника выключала питание электромагнитного клапана. Кулачковая муфта разъединялась, и автомобиль становился переднеприводным.

Чтобы вновь включить полный привод, требовалось опять остановиться и повторить все сначала. Конечно, такая схема не очень удобна для использования, что было учтено при разработке следующего поколения «сивиков».

На машинах, выпускавшихся с 1988 года, подключение заднего моста происходило автоматически. Для этого в разрыв кардана была установлена вязкостная муфта (вискомуфта). В обычных условиях движения муфта позволяла передней и задней половинам кардана вращаться с несколько отличающейся частотой, т. е. выполняла функцию межосевого дифференциала. С увеличением разницы скоростей вращения колес передней и задней осей (при проскальзывании ведущих колес) внутреннее трение в муфте росло и часть крутящего момента передавалась на задние колеса. Такая схема, безусловно, привлекательна своей простотой, благодаря чему она также «привлекла» внимание конструкторов Audi, VW, Porsche, Volvo и др. Вместе с тем она имеет очевидные эксплуатационные недостатки. Представим, что автомобиль на заснеженной дороге съехал с раскатанной колеи и одним передним колесом провалился в снег.

Пока передние колеса буксуют, вискомуфта прогревается и все большая часть крутящего момента передается на задние колеса. К тому времени, когда она заблокируется полностью, передние колеса окончательно зароются в снег, автомобиль ляжет передней осью на дорогу, и не факт, что теперь полный привод поможет ему самостоятельно выбраться из ситуации. Допустим, что автомобиль, буксуя, все же преодолел заснеженный участок дороги и выехал на асфальт. Горячая вискомуфта все еще заблокирована, что равносильно отсутствию межосевого дифференциала. Движение с высокой скоростью на автомобиле, трансмиссия которого находится в таком состоянии, небезопасно. Таким образом, главный недостаток трансмиссий с вискомуфтой – большая инерционность этого устройства, которая не лучшим образом сказывается на эксплуатационных характеристиках автомобиля, а в некоторых ситуациях – на его управляемости и, как следствие, безопасности. К тому же вискомуфта имеет ограниченный ресурс – с течением времени физикохимические свойства наполняющей ее силиконовой жидкости деградируют, и муфта утрачивает свои функции.

Тем не менее вискомуфты в те годы использовались достаточно широко, и в 1989 году Honda выпустила еще один «вязкостный» вариант трансмиссии. Кардан через кулачковую муфту, установленную непосредственно в корпусе редуктора заднего моста, вращал ведущую шестерню главной передачи. Дифференциала в редукторе заднего моста не было – вместо него использовались две вискомуфты. Каждая передавала крутящий момент с ведомой шестерни главной передачи на свое колесо. С «горячими» вискомуфтами трансмиссия приобретала свойства, аналогичные трансмиссии с заблокированными межосевым и задним межколесным дифференциалами. Например, автомобиль мог двигаться даже при диагональном вывешивании колес. Но была и оборотная сторона медали. При торможении блокированные муфты выравнивали скорости вращения всех колес. Это затрудняло определение реальной скорости движения автомобиля и момента начала блокировки колес, что создавало трудности для работы АБС. Выход был только один – при торможении с помощью электромагнита выключать кулачковую муфту, разрывая связь между передним и задним мостами. В автоматических и механических трансмиссиях этих автомобилей, как правило, была еще одна передача SL. Ее передаточное отношение было еще ниже, чем у первой передачи, что повышало вездеходные качества автомобиля.

Преодолевая сложный участок дороги, рядовой водитель вовсе не хочет совершать какие-либо сложные манипуляции органами управления автомобилем. Его желание – добраться до места назначения, прилагая при этом минимум усилий. Поэтому в идеале автомобиль все должен делать сам, в том числе автоматически адаптировать режим работы трансмиссии к изменяющимся условиям движения. И такие трансмиссии были созданы.

В 1993 году автомобили Honda стали оснащаться новой полноприводной трансмиссией, получившей название Real Time Dual Pump System. В редукторе заднего моста был установлен многодисковый фрикцион, соединяющий кардан с ведущей шестерней главной передачи. Фрикцион управляется гидравлической системой, принцип работы которой рассмотрим подробнее. Гидравлическая часть состоит из двух насосов. Первый насос приводится от карданного вала, т. е. вращается с частотой, пропорциональной скорости вращения колес переднего моста. Второй насос имеет привод от хвостовика ведущей шестерни главной передачи заднего моста, его скорость пропорциональна скорости вращения задних колес. При движении автомобиля соединенные последовательно насосы забирают масло из картера заднего редуктора и возвращают его обратно. Если скорости вращения колес переднего и заднего мостов примерно равны, производительность насосов одинакова и масло просто циркулирует по кругу. При пробуксовке хотя бы одного из передних колес кардан начинает вращаться быстрее хвостовика ведущей шестерни заднего редуктора. Первый насос перекачивает больше масла, чем второй. Вследствие этого в магистрали, соединяющей насосы, появляется давление, которое воздействует на фрикцион и плавно включает задний мост. Как только задний мост полностью включился, его скорость вращения сравнивается со скоростью переднего моста и давление масла уменьшается до нуля. Фрикцион размыкается, отключая тем самым привод на задний мост. Если передние ведущие колеса вновь начнут вращаться быстрее задних колес, весь цикл повторится снова. Таким образом, система включает полный привод в повторнократковременном режиме до тех пор, пока автомобиль не преодолеет сложный участок дороги.

В гидравлической схеме также используется несколько клапанов.

Они позволяют включать полный привод при движении задним ходом, а при торможении автомобилей без АБС дают возможность задним колесам вращаться быстрее передних. При срабатывании фрикциона вследствие трения скольжения выделяется тепло. В тяжелых дорожных условиях при частых включениях заднего моста масло в редукторе нагревается. Если температура масла поднимется примерно до 120 °C, срабатывает термоклапан и задний мост отключается. После снижения температуры до рабочей полный привод сможет включиться вновь.

Подключение заднего моста происходит очень быстро. Взять, к примеру, троганье с места с пробуксовкой одного из передних колес. В то время как буксующее колесо совершит два оборота, кардан сделает примерно восемь оборотов. Этого хватит, чтобы передний насос (при неподвижном заднем насосе) создал давление масла, достаточное для срабатывания многодискового фрикциона. В режиме полного привода пробуксовка переднего колеса прекратится, и автомобиль сдвинется с места.

Полностью автоматическая работа, простая конструкция и высокое быстродействие позволили 10 лет использовать данный вариант полноприводной трансмиссии почти на всех моделях автомобилей Honda. Тем не менее в 2004 году в конструкцию внесли изменение. Между ведущими и ведомыми дисками фрикциона установили устройство, названное Camdriven realtime AWD mechanism. По сути, это механический усилитель, состоящий из двух колец с шестью наклонными канавками, в которые уложены шарики. Стоит гидравлике лишь немного сжать пакет дисков, как кольца поворачиваются друг относительно друга и раздвигаются, сжимая диски еще сильнее. Причем чем больше передаваемый момент, тем больше сжимаются диски. С усовершенствованным фрикционом уменьшилось время включения полного привода и возрос передаваемый на задний мост крутящий момент. Это не удивительно – аналогичная конструкция механического усилителя используется во фрикционных тормозных механизмах бронетанковой техники.

У многих читателей может возникнуть вопрос, зачем в системе полного привода Real Time нужны два насоса. Действительно, известны похожие конструкции с одним насосом, выполняющие примерно такие же функции. На этот счет выскажем догадку: не исключено, что ответ кроется в области патентных прав – не всегда право на использование патента удается купить, а иногда и покупать его не хочется. Есть еще один вопрос, который нельзя обойти стороной, – это недоверие части водителей к автомобилям с автоматическим включением полного привода. Многие водители опасаются, что внезапная смена режима работы трансмиссии резко изменит поведение машины и потребует адекватной корректировки приемов управления, к чему они могут оказаться не готовы. В реальности все не так страшно. Действительно, переход на полноприводный режим работы меняет поведение автомобиля, но в позитивную сторону. Допустим, что водитель «перебрал» с мощностью двигателя и возникла пробуксовка передних колес. Как мы выяснили ранее (см. «АБС-авто» № 11/2009), при полном скольжении колесо теряет способность воспринимать боковую нагрузку, т. е. движение автомобиля становится неустойчивым и неуправляемым. Если ошибка была не фатальной, пробуксовка быстро устраняется подключением заднего моста – крутящий момент распределяется между четырьмя колесами, и тяговые силы на передних колесах уменьшаются. В течение непродолжительного времени, от момента включения полного привода до прекращения пробуксовки, устойчивость автомобиля восстанавливается, а поворачиваемость приближается к нейтральной. Если же мощность двигателя настолько избыточна, что с подключением заднего моста скольжение колес не прекратилось, то в этой ситуации полный привод любого другого типа (подключаемый вручную или постоянный) окажется одинаково бессильным. Единственный выход – отпустить педаль газа и уменьшить мощность. В современных автомобилях об этом позаботится электроника противобуксовочной системы.

Как видно, рассмотренные полноприводные трансмиссии были ориентированы прежде всего на улучшение проходимости автомобилей в тяжелых дорожных условиях. Следующим этапом их развития стало создание управляемых трансмиссий с возможностью перераспределения крутящего момента между отдельными колесами. При этом главной целью стало повышение активной безопасности на всех режимах движения автомобиля путем воздействия на его устойчивость и управляемость без потери динамики. Об этом – в следующих разделах.

Прелюдия

Выкладки из теории движения колесных машин позволили нам сделать вывод, что перераспределением крутящего момента между колесами одной или обеих осей можно активно воздействовать на управляемость и устойчивость автомобиля и тем самым улучшать его активную безопасность (см. № 11/2009). Причем в отличие от систем, использующих тормозные механизмы автомобиля (курсовой стабилизации, контроля тяги и т. д.), управляемая трансмиссия позволяет добиться этого значительно меньшими потерями мощности двигателя.

Чтобы в дальнейшем было проще разобраться в устройстве интеллектуального полного привода Honda, придется на время отвлечься от «полноприводной» темы и вспомнить конструктивные особенности переднеприводного автомобиля Honda Prelude 1996 модельного года. Автомобиль выпускался в нескольких комплектациях, в том числе 4WS (4 Wheel Steer) со всеми управляемыми колесами и с системой ATTS (Active Torque Transfer System). Название последней переводится как «система активного распределения крутящего момента». Функция ATTS понятна из названия, система выполняла ее в отношении колес передней оси и автоматически изменяла соотношение передаваемых на них моментов вплоть до 15 : 85%. Для чего это делалось?

Прежде всего, так удавалось эффективно воздействовать на поворачиваемость автомобиля. В повороте большая часть крутящего момента перераспределялась на внешнее колесо. Тяговая реакция на нем возрастала, и появлялся дополнительный поворачивающий момент. Поскольку его направление совпадало с направлением угловой скорости, поворачиваемость усиливалась и изменялась от недостаточной (свойственной автомобилям с передним приводом) в сторону нейтральной. При выполнении маневра угол поворота руля у машины с ATTS оказывался на 10–30% меньше, чем у обычной.

Система ATTS позволяла проходить поворот при большей мощности двигателя, т. е. маневрировать значительно динамичнее. В повороте весовая нагрузка на колеса оси изменяется: внутреннее колесо частично разгружается, внешнее – нагружается. Сцепление внутреннего колеса с дорожным покрытием оказывается ниже, оно менее способно передавать боковые (инерционные) и продольные (тяговые) силы. В такой ситуации передача большей части крутящего момента на внешнее колесо дает возможность уменьшить опасность возникновения бокового скольжения и заноса оси без ограничения мощности двигателя. Автомобили с обычным симметричным дифференциалом такой возможности не имеют. Поэтому в системе ATTS был использован дифференциал с планетарными передачами.

Гидромеханический блок системы ATTS располагался сбоку от трансмиссии, между приводными валами колес. Внутри него находился планетарный редуктор, который управлялся двумя многодисковыми фрикционами (сцеплениями) «мокрого» типа. Гидравлическая часть системы включала масляный насос, фильтр, электромагнитные клапаны и теплообменник для стабилизации температуры масла, расположенный в нижней секции радиатора охлаждения двигателя. Если масло было холодным или перегревалось, система не работала. Стоит сразу оговориться, что под употребляемым здесь и далее термином «масло» имеется в виду «фирменный»состав, рецептура которого ближе к трансмиссионной жидкости для коробок-автоматов. Он и смазывает пары трения, и охлаждает сцепления, и является рабочим телом в гидроприводах.

При движении по прямой фрикционы полностью разомкнуты, шестерни «планетарок» вращаются свободно и дифференциал работает как обычный: делит крутящий момент между колесами поровну. В повороте электроника анализирует информацию о скорости автомобиля, угле поворота руля, величине бокового ускорения и скорости разворота кузова вокруг вертикальной оси. По этим данным рассчитывается, как изменилась загрузка колес и какую часть момента нужно «перекинуть» с внутреннего колеса на внешнее. Получив команду от электронного блока, гидравлика начинает поджимать один из фрикционов, включается в работу планетарная передача, и равенство моментов на ведущих колесах нарушается. По мере увеличения силы сжатия фрикциона дисбаланс моментов растет вплоть до максимума, который соответствует полностью включенному фрикциону.

Система ATTS прекрасно справлялась со своей задачей, но в самой ее идеологии было заложено одно трудноразрешимое противоречие – она воздействовала на колеса, которые одновременно являлись управляемыми. Ни усложнение передней подвески, ни самые современные усилители руля не могут полностью исключить ощущения, которые передаются на рулевое колесо при работе ATTS. Получается, что исполнительные устройства интеллектуальной полноприводной трансмиссии нужно переносить на заднюю ось. Вскоре Honda сделала шаг в этом направлении.

Пилотаж

В 2003 году на автомобилях Honda Pilot, выпускаемых в Америке, начали устанавливать систему полного привода VTM‑4. Она позволяет существенно улучшить проходимость автомобиля на невысоких скоростях и интенсивнее ускоряться за счет перераспределения части тяговых сил на задние колеса. Система устроена следующим образом. Привод постоянно осуществляется на передние колеса. Передний мост оснащен обычным симметричным дифференциалом. К заднему мосту крутящий момент передается через угловой редуктор и кардан. Межосевого и заднего межколесного дифференциалов нет. Редуктор заднего моста совершенно новой конструкции. Ведомая шестерня главной передачи соединена с полуосями задних колес через два многодисковых фрикциона. Полный привод включается нажатием клавиши. Электроника подает питание на два электромагнита, фрикционы сжимаются и передают крутящий момент на задние колеса. Для увеличения усилия сжатия фрикционов используются механические усилители, такие же, как в системе Real Time DPS (см. № 1/2010).

Так как с жестко подключенным задним мостом быстро двигаться опасно, на скорости выше 10 км/ч электроника начинает плавно снижать ток через электромагниты, и момент, передающийся на задние колеса, уменьшается. Когда скорость превышает 30 км/ч, электромагниты полностью обесточиваются и автомобиль вновь становится переднеприводным. При интенсивных ускорениях задний мост подключается автоматически. Электроника анализирует мощность двигателя и скорость движения автомобиля и регулирует ток электромагнитов (силу сжатия фрикционов) так, чтобы оптимизировать поступающий на задние колеса крутящий момент.

Легенда

В том же 2003 году появилась Honda Legend с системой SH-AWD (Super Handling-All Wheel Drive). Название системы можно перевести как «суперуправляемый полный привод», и это не преувеличение – в то время SH-AWD была, пожалуй, самой совершенной трансмиссией, применявшейся на серийном дорожном автомобиле. Суперсистема позволяет плавно изменять соотношение крутящих моментов, поступающих на передний и задний мосты, от 70 : 30% до 30 : 70%. К тому же момент, приходящийся на задний мост, может бесступенчато распределяться между правым и левым колесами в диапазоне от 0 до 100%. Система SH-AWD может в такой же степени варьировать не только тяговые, но и тормозные моменты при торможении двигателем.

Передняя часть «легендарной» трансмиссии устроена обычно, так же как на «пилоте». Устройство, распределяющее крутящий момент двигателя, размещено в корпусе заднего редуктора. В его конструкции использованы три управляемые планетарные передачи. Крутящий момент подводится к редуктору с помощью легкого кардана, выполненного из композитного материала. Поток мощности проходит через механизм ускорения, о назначении и устройстве которого будет сказано позже, и поступает на гипоидную передачу. Ведомая гипоидная шестерня связана с каждой полуосью через планетарную передачу, а именно ее вал соединен с корончатой шестерней «планетарки», а полуось – с водилом сателлитов. Чтобы передать крутящий момент с вала на полуось, нужно подтормаживать солнечную шестерню, для чего предусмотрен многодисковый фрикцион. Как и в системе VTM‑4, его диски сжимаются электромагнитом. У фрикционов и управляющих ими электромагнитов нет состояний «вкл» или «выкл». Ток электромагнитов постоянно изменяется, а фрикционы всегда работают со скольжением, что и позволяет изменять величину момента, передаваемого к каждому из задних колес.

Вернемся к механизму ускорения. Мы знаем, что в повороте все колеса автомобиля движутся по разным траекториям, и в идеале должны вращаться с разной частотой. Передние ведущие колеса Honda Legend соединены через симметричный дифференциал, и ничто не мешает им это делать. При этом частота вращения корпуса дифференциала равна среднеарифметической величине, которую называют скоростью вращения переднего моста. Кинематика поворота такова, что внешнее заднее колесо должно крутиться с частотой, превышающей скорость вращения переднего моста. В противном случае будет возникать сила сопротивления качению, зависящая от трения во фрикционе. Момент силы будет противодействовать повороту и «распрямлять» траекторию. Функция механизма ускорения – предотвращать такое развитие событий, заставляя гипоидную передачу заднего моста в повороте вращаться быстрее.

Механизм ускорения также построен на основе планетарной передачи. Она может работать в двух режимах. В первом ее передаточное отношение примерно равно 1, во втором режиме она увеличивает частоту вращения ведомой шестерни гипоидной передачи примерно на 5%. Режимы работы «планетарки» переключаются двумя многодисковыми фрикционами, которые приводятся в действие с помощью гидравлики. Необходимое для этого давление создает масляный насос, расположенный на валу ведущей гипоидной шестерни. Остается лишь подать команду на один или другой электромагнитный клапан.

Автопроизводители не публикуют все свои секреты, и Honda – не исключение. В частности, нигде не проясняется вопрос, как решается задача распределения момента между осями. Ведь если разъединить задние фрикционы, машина превратится в переднеприводную, а если сжать их полностью, то момент распределится поровну, 50 : 50%. Как же получается соотношение 30 : 70%? Как без несимметричного межосевого дифференциала передать на задний мост больший момент, чем на передний? Об этом «хондостроители» скромно умалчивают. Попробуем сделать предположение.

При таком соотношении моментов поворачиваемость усиливается. Снижается нагрузка на управляемые колеса, эффективнее используются силы сцепления

Обычно суммарное передаточное отношение от колес заднего и переднего мостов к карданному валу делают одинаковым. Что если изменить этот обычай и сделать передаточное число главной передачи заднего моста несколько большим? В этом случае задние колеса будут стремиться вращаться быстрее передних, но не смогут, потому что моменты сил сцепления шин с дорогой превышают моменты, передаваемые через фрикционы. Так удастся изначально передать на задний мост большую часть момента и изменять его величину, управляя обоими фрикционами. А изменяя соотношение токов в обмотках правого и левого электромагнитов, можно как угодно перераспределять моменты между задними колесами. Кстати, при этом действительно нельзя полностью блокировать фрикционы – разница в передаточных числах при жестком подключении мостов вызовет либо скольжение передних, либо пробуксовку задних колес. Сделать разницу передаточных чисел мостов слишком большой также нельзя – скорость скольжения фрикционов увеличится и КПД трансмиссии упадет. Получается компромисс между расширением диапазона регулирования момента и эффективностью трансмиссии.

Система SH-AWD оснащена собственным электронным блоком управления. Электроника анализирует сигналы множества датчиков: угла поворота рулевого колеса, угла разворота кузова вокруг вертикальной оси, продольного и поперечного ускорения, скорости вращения колес, скорости вращения ведомой шестерни гипоидной передачи заднего моста и температуры масла в заднем дифференциале. Помимо этого, SH-AWD получает информацию о режимах работы двигателя, коробки передач и, что очень важно, системы курсовой стабилизации автомобиля (VSA). Если на любом режиме движения (тяговый, торможение, торможение двигателем) фактическая траектория автомобиля начинает отклоняться от расчетной, «суперсистема» вместе с VSA активно воздействуют на нее, стремясь вернуть машину на расчетный курс.

Сергей Самохин
Евгений Тимофеев

техническое описание, вес, фото и маркировка

Простому человеку, впервые столкнувшемуся с вопросом выбора редуктора на автомобиль КАМАЗ, сложно определить, какой ему необходим: на задний, средний или передний мост. Не зная каталожного номера трудно разобраться среди более 140 видов и моделей редуктора, даже зная каталожный номер, важно проверить, не вносились ли изменения в конструкцию агрегата. Однако все проще, чем кажется на первый взгляд.

Все агрегаты собираются на одинаковом картере (корпусе), за исключением переднего, который предназначен для полноприводных моделей с колесной формулой 6х6. Редуктор среднего моста имеет межосевой дифференциал (который также называют «поросёнком»), поэтому визуально его легко отличить от заднего и переднего. Если а/м КАМАЗ двухосный, то средний (промежуточный) редуктор отсутствует.

Кроме расположения на мостах, агрегаты отличаются между собой передаточным числом и соответственно количеством зубьев шестерен цилиндрической пары.

46/16 зубьев
47/15 зубьев
48/14 зубьев
49/13 зубьев
50/12 зубьев

Цена редуктора на 46/16 зубьев выше, потому что его цилиндрическая пара имеет более высокую стоимость.

От количества зубьев зависит передаточное число редуктора, а от передаточного числа зависят ходовые характеристики автомобиля КАМАЗ.

Передний редуктор для а/м КАМАЗ

Средний редуктор для а/м КАМАЗ

Задний редуктор для а/м КАМАЗ

Передаточные числа

Передаточное число – это соотношение числа зубьев ведомой шестерни к числу зубьев ведущей шестерни.

Передаточное число	Количество зубьев
4.98	46/16
5.43	47/15
5.94	48/14
6.53	49/13
7.22	50/12

Пример: цифры 4.98 обозначают 46/16 зубьев, где 46 количество зубьев ведомой шестерни, а 16 количество зубьев ведущей шестерни.

Очень важно, чтобы редукторы всех мостов на автомобиле были с одинаковым передаточным числом. Например, если редуктор среднего моста имеет передаточное число 6.53 (49/13 зубьев), то редукторы заднего и переднего мостов должны иметь такие же передаточные числа и такое же количество зубьев, в противном случае поломка неизбежна.

Очень часто возникает вопрос: какое передаточное число лучше, а какое, наоборот, хуже для определенного автомобиля? Здесь дать однозначный ответ очень сложно.

Изначально инженеры завода а/м КАМАЗ подбирают самое оптимальное передаточное соотношение непосредственно к каждой модели и к условиям эксплуатации автомобиля. Понятно, что шоссейный тягач 5410, 65116, 54115 и карьерный самосвал 55111, 65115 будут работать на разных скоростных режимах.

Именно для этого на автомобили, которые большую часть своей жизни работают на небольших скоростях, устанавливаются пониженные передаточные числа, такие как 7.22 (50/12) либо 6.53 (49/13). А на автомобили, которым важно иметь хорошую скорость движения (седельные тягачи, бортовые шоссейные автомобили), устанавливаются редуктора с повышенным передаточным числом 5.94 (48/14), 5.43 (47/15) либо 4.98 (46/16).

Однако, в зависимости от индивидуальных условий эксплуатации отдельно взятого автомобиля, можно заменить передаточное число. Например, седельные тягачи 5410 и 65116 могут использовать как самосвал с самосвальным полуприцепом, или, наоборот, самосвалы 55111 и 65115 могут работать на дальние расстояния и большую часть времени проводить на шоссе.

Маркировка редукторов для а/м КАМАЗ

У редуктора есть информационная площадка, куда наносятся данные. На информационной площадке расположены следующие обозначения:

Серийный номер
Дата изготовления
Передаточное число

Передаточное число маркируется отдельно от серийного номера и даты изготовления, так же оно зашифровано и внутри каталожного номера.

Каталожный номер не наносится.

Серийный номер представляет из себя набор цифр и является просто производственным числовым обозначением. Выглядит, например, так: 000137

Передаточное число обозначается без точки: 722

Виды фланцев редуктора для а/м КАМАЗ

Одной из отличительных черт устройств является карданный фланец, который служит креплением редуктора к карданному валу.

Более старые модели автомобилей оснащались квадратными фланцами.

Современные модели комплектуются круглыми фланцами со шлицевой нарезкой на стыковочной поверхности и шестернями полуоси. Народное название круглого фланца «Евро»

Шлицы — это крепежные прорези, через которые агрегат крепится к кардану болтами.

Квадратный фланец

Круглый фланец

Шестерни полуоси — это блок шестеренок, непосредственно в который вставляются полуоси, передающие крутящийся момент к колесам автомобиля. Шестерни полуоси с 16-ю шлицами использовались на старых моделях 5320, 5511, 55102, 5410, 53212.

Современные а/м КАМАЗ оснащаются шестернями полуоси на 20 шлицов, а также некоторые полуоси дооснащаются дополнительными шлицами, для межколесной блокировки (МКБ).

МКБ (межколесная блокировка)

МКБ располагается на межколесном дифференциале. При включенной блокировке крутящий момент распределяется поровну на оба колеса, что позволяет, например, выехать автомобилю из бездорожья или выехать при гололеде. Если вдруг водитель забудет выключить блокировку, то это может привести к поломке редуктора на сухом асфальте при повороте.

Сегодня многие автомобили КАМАЗ могут быть оборудованы межколесной блокировкой среднего или заднего моста, для этого на одной из чашек межколесного дифференциала устанавливается специальная муфта. На редукторах переднего моста а/м КАМАЗ межколесная блокировка не применяется.

Редуктор с МКД

Редуктор без МКД

МОД (межосевой дифференциал)

Межосевой дифференциал (поросёнок) устанавливается на редуктор среднего моста. В его задачу входит подключать и отключать средний мост автомобиля. Например, можно отключить средний мост при движении по трассе в целях экономии топлива, а когда автомобилю требуется проходимость, то средний мост подключается с помощью МОД.

МОД

Вес редуктора для а/м КАМАЗ с учётом траспортировочной упаковки

Тип	Вес
Задний	144 кг
Средний	189 кг
Передний	110 кг

Неисправности редуктора

Наиболее распространённые причины, по которым может выйти из строя:

Естественный износ
Масляное голодание
Попадание посторонних предметов
Попадание воды в картер
Неправильная эксплуатация автомобиля

Дифференциальные различия

| Инструкции – Трансмиссия

Блокировки, блокировка проскальзывания и открытые дифференциалы

Что вы знаете о своих осях? Предполагая, что вы хотя бы немного разбираетесь в бездорожье (эй, вы читаете в этом журнале !), для вас не должно быть новостью, что блокируемый дифференциал или дифференциал повышенного трения значительно улучшат сцепление с дорогой и помогут вам двигаться дальше. природные просторы.

Любой современный ведущий мост (тот, который передает мощность двигателя на ваши колеса и шины) имеет дифференциал, который позволяет колесам различать скорость вращения. Дифференциал необходим на ведущей оси (осях) любого уличного транспортного средства, потому что внутренние колеса транспортного средства вращаются с меньшей скоростью, чем внешние колеса при повороте.

Дифференциал, в котором одно колесо может свободно вращаться относительно другого, называется открытым дифференциалом. В нормальных дорожных ситуациях, когда оба колеса (шины) имеют сцепление с дорогой, крутящий момент распределяется почти поровну между обоими колесами. Но когда сила трения на одной шине меньше из-за, скажем, песка, она более склонна к потере сцепления с дорогой. Эта менее устойчивая сторона начнет вращаться все быстрее и быстрее, пока вся мощность от входного вала (шестерни) не перейдет на одно колесо, а другое колесо полностью перестанет двигаться. Не то, что вы хотите для бездорожья.

По этой причине дифференциалы, улучшающие сцепление с дорогой, чрезвычайно полезны. Наиболее распространенным типом устройства для увеличения тяги в серийных автомобилях является дифференциал повышенного трения (LSD). В дифференциале повышенного трения используются либо муфты, конусы, либо косозубые шестерни, чтобы значительно сдерживать разницу в скорости вращения колес, но не запрещать ее. Это улучшение тяги (в то же время позволяя одному колесу вращаться быстрее, когда это необходимо) делает LSD популярным вспомогательным средством тяги послепродажного обслуживания, которое также можно добавить в грузовики и легковые автомобили.

Для пересеченной местности вам может понадобиться блокируемый дифференциал. Блокируемый дифференциал может быть либо включен постоянно, либо его можно выбрать. Постоянная блокировка или автоматическая блокировка дифференциала не имеет внешнего управления и включается либо при подаче питания (через карданный вал), либо при обнаружении разницы в скорости вращения колес, в зависимости от типа автоматической блокировки. Выбираемый шкафчик использует кабель, электричество или давление воздуха для приведения в действие из открытого положения в закрытое.

Есть также несколько выбираемых блокируемых дифференциалов, таких как заводские дифференциалы Rubicon Wrangler, которые переключаются между режимами повышенного трения и полностью заблокированными. Приводя оба колеса в движение с одинаковой скоростью, «сцепленные» вместе, обе шины должны были бы вращаться с одинаковой скоростью все время.

Существует третий вариант экстремальной тяги — золотник, который на самом деле не является дифференциалом, а заменяет его. Катушка — это, по сути, сплошной кусок металла, который несет зубчатый венец и протягивается для установки двух шлицевых полуосей, навсегда фиксируя оба колеса на одной и той же скорости вращения колеса. В большинстве грузовиков и автомобилей, предназначенных только для гонок, используются катушки, и хотя блокировка обоих полуосей вместе идеально подходит для гонок, где требуется экстремальное сцепление с дорогой, связанные с этим плохие характеристики управляемости и повышенный износ шин делают катушку никогда не рекомендуемой для уличного вождения.

Существует множество дифференциалов, улучшающих сцепление с дорогой, но давайте проясним: блокираторы и золотники полностью блокируют обе полуоси вместе без разницы в скорости вращения. Все, что заблокировано менее чем на 100 процентов, является либо дифференциалом повышенного трения, либо открытым дифференциалом, либо неработающим должным образом.

Открытые дифференциалы

Типичный открытый автомобильный дифференциал — это тот, в котором используются шестерни внутри водила, чтобы обеспечить разницу в скорости вращения колес для повседневной езды по улицам, при этом передавая почти одинаковый крутящий момент на оба колеса, пока сила сопротивления с обеих сторон одинакова. Открытые дифференциалы позволяют плавно поворачивать в вашем автомобиле, когда внутреннее колесо вращается с меньшей скоростью, чем внешнее колесо. Дифференциал повышенного трения также можно рассматривать как тип открытого дифференциала.

Дифференциал повышенного трения — муфта или конусный тип

Дифференциалы повышенного трения делают именно это: они ограничивают скольжение.

В LSD муфтового типа используются конусы или стопка дисков сцепления. Сила трения и зажима используются для того, чтобы свести к минимуму неравномерное вращение колеса (из стороны в сторону), поскольку муфты (или конус) пытаются поддерживать совместное вращение полуосей. Эти LSD с муфтой имеют внутреннее устройство, аналогичное открытым дифференциалам, но с дополнительной превентивной силой конусов или муфт, вызывающих трение, готовых бороться с пробуксовкой колес. Чем больше крутящий момент, тем больше силы будет прикладываться к муфтам или конусам, и тем сильнее будут сцепляться колеса. Эти дифференциалы иногда нуждаются в восстановлении и замене внутренних деталей, которые могут изнашиваться.

Дифференциал повышенного трения — редукторный

LSD с редуктором — это чувствительный к крутящему моменту механический узел, который не имеет конусов или муфт, а вместо этого использует винтовые червячные передачи для предотвращения пробуксовки колес. Винтовые червячные (или цилиндрические) шестерни прижимаются к водилу, создавая трение и препятствуя вращению колеса на более быстро движущейся стороне, направляя больший крутящий момент на более медленно движущееся колесо.

В неактивном состоянии этот смещающий крутящий момент узел остается открытым до тех пор, пока не обнаружит разницу в скорости вращения и не применит давление. Эти LSD с редуктором считаются лучшим типом для использования в переднеприводных автомобилях.

Блокировка дифференциала — по выбору

Выбираемые блокируемые дифференциалы переключаются между открытием и полной блокировкой обеих осей вместе. Есть несколько исключений, которые действуют как LSD при разблокировке, но подавляющее большинство выбираемых шкафчиков переходят от полностью запертого к полностью открытому. В зависимости от того, какой шкафчик, зацепление и расцепление можно производить с помощью механического троса, электричества или давления воздуха. OX Locker (на фото) на самом деле может принимать четыре различных метода блокировки и разблокировки: кабель, электрический, пневматический привод и аварийный замок.

Когда выбираемый замок заблокирован, разница в скорости вращения по обеим сторонам оси не учитывается. Несмотря ни на что, обе шины будут вращаться вместе. При переднем применении будет очень сложно повернуть руль при включенном локере, если обе шины имеют сцепление с дорогой. Многие энтузиасты находят очень желательным передний рундук с возможностью выбора, который они могут включать и выключать по мере необходимости, поэтому перестановка передних колес не является проблемой.

Блокировка дифференциала — автоматическая

Постоянные блокировки, или автоматические блокировки, представляют собой блокируемые дифференциалы, которые включаются при подаче на них мощности или при обнаружении изменения скорости вращения колес на одной и той же ведущей оси. Теоретически автоматический замок разблокируется при поворотах или при отсутствии газа. Но некоторые энтузиасты считают, что автоматическое включение и выключение не всегда точны, и иногда автоматический шкафчик внезапно хлопает или слегка защелкивается в углу. Этот щелчок иногда может звучать так, как будто вы только что сломали полуось, и он обязательно привлечет ваше внимание, когда это произойдет.

Как правило, автоматические шкафчики оказались надежным, прочным и беспроблемным вариантом, который предпочитают многие внедорожники.

Блокировка дифференциала — вставная (автоматическая)

Более экономичным, но, как правило, более слабым вариантом блокировки дифференциала является «вставная» блокировка. Также известный как ящик для ланча, он модернизирует ваш существующий открытый корпус дифференциала вместо крестовин, чтобы сделать его автоматически блокируемым дифференциалом. Обычно это самый дешевый тип вспомогательного сцепления, который вы можете приобрести (помимо катушки), и самый дешевый в установке, но он не так надежен, как полная замена блокируемого дифференциала.

Катушки

Если вы ищете максимальную тягу, вес и долговечность без каких-либо других проблем, лучшим выбором может быть прямое использование катушки. Золотник блокирует обе полуоси вместе и не позволяет различать скорость вращения колес. Поскольку катушка представляет собой цельный кусок металла, по которому движется зубчатый венец, внутри катушки нет движущихся частей, которые могли бы нагреваться или изнашиваться.

Катушка легче, дешевле, прочнее и будет работать при более низких температурах оси, чем любой другой вариант, который вы можете установить на свою ось. Это также будет толкать ваш автомобиль прямо по дороге, создавая плохие проблемы с недостаточной поворачиваемостью, изнашивая ваши шины за сотни (не тысячи) миль и создавая нежелательную заедание трансмиссии. Катушки не должны использоваться для уличного движения и никогда не должны использоваться на передних осях.

Вам нужен шкафчик или карточка с ограниченным сроком действия?

Если вы собираетесь ехать по бездорожью, то любой тип дифференциала, улучшающего сцепление с дорогой, который препятствует дифференциации скорости вращения колес, будет продвигать вас дальше по грязи. Но вопреки тому, что может сказать им самолюбие большинства людей, не всем нужен блокируемый дифференциал. Вы можете обнаружить, что дифференциал повышенного трения на самом деле лучше подходит для вашего стиля вождения и/или условий, в которых вы ездите.

тебе нужно. Но вам придется выбирать между выбираемым шкафчиком, который остается «открытым» большую часть времени вождения, и автоматическим шкафчиком, который иногда может неожиданно сработать на улице, создавая совершенно другую динамику вождения. Дифференциал повышенного трения включен все время, всегда препятствуя изменению скорости вращения колес и всегда помогая с превосходным сцеплением по сравнению с открытым дифференциалом, но никогда не блокируя оба колеса вместе.
А если вы всегда в грязи и не заботитесь об износе шин, возможно, вам стоит поискать самый дешевый, легкий и прочный вариант для вашей оси: катушку.

Страницы трендов

Лучшие электромобили — самые популярные модели электромобилей
Сколько стоит Tesla? Вот разбивка цен
Лучшие гибридные автомобили — лучшие модели гибридных автомобилей
Каждый электрический внедорожник, который можно купить в США в 2022 году
Это наиболее экономичные пикапы, которые вы можете купить
Это внедорожники, предлагающие лучший пробег бензинга

Трендовые страницы

Лучшие электрические автомобили — верхние оболочные модели электромобилей
66664
.
Лучшие электрические автомобили. Сколько стоит Тесла? Вот разбивка цен
Лучшие гибридные автомобили — лучшие модели гибридных автомобилей
Каждый электрический внедорожник, который можно купить в США в 2022 году
Это самые экономичные пикапы, которые вы можете купить
Это внедорожники с лучшим расходом топлива

Различные дифференциалы: в чем разница?

Механическая коробка передач

Дифференциал происходит от другого. В автомобильной терминологии дифференциал — это компонент ведущей оси — задней, передней, полноприводной или полноприводной, — который позволяет осям вращаться с разной скоростью при повороте автомобиля. В повороте ведущая ось, направленная внутрь поворота, должна будет вращаться меньше, чем ось снаружи поворота, из-за большей дуги, охватываемой внешними колесами.

Тема : Конструкция и работа дифференциала
Необходимая литература : Ремонтник, диагност
Автор : Майк Вайнберг, главный редактор Rockland Standard Gear

В автомобильной терминологии дифференциал — это компонент ведущей оси — задней, передней, полноприводной или полноприводной, — который позволяет осям вращаться с разной скоростью при повороте автомобиля. В повороте ведущая ось, направленная внутрь поворота, должна будет вращаться меньше, чем ось снаружи поворота, из-за большей дуги, охватываемой внешними колесами.

Нажмите здесь, чтобы узнать больше

Дифференциал — одна из самых неправильно понятых и неправильно диагностируемых частей автомобиля. Типичный дифференциал состоит из корпуса, обычно из чугуна или стали, к которому прикручена зубчатая передача. Концы корпуса обработаны для установки набора подшипников, которые размещают и удерживают дифференциал внутри корпуса и в то же время позволяют регулировать дифференциал, чтобы обеспечить правильную глубину шестерни и люфт -боковая регулировка) для обеспечения правильной и бесшумной работы кольца и шестерни в зацеплении.

В корпусе дифференциала находится набор шестерен, поддерживаемых стальным поперечным валом, и набор боковых шестерен с внутренними шлицами для размещения ведущих осей. Это известно как «открытый дифференциал» и способно в равной степени передавать крутящий момент на ведущие колеса.

В частности, в автомобилях с задним приводом (RWD) крутящий момент, передаваемый на колеса, является произведением сцепления шин и крутящего момента двигателя на передаточное число. Одна шина не может получить больше крутящего момента, чем любая из шин может передать на землю, поэтому в условиях обледенения, снега или рыхлого грунта мы получаем большую пробуксовку колес и потерю сцепления с дорогой.

Переднеприводные автомобили работают по тому же принципу через дифференциал, но из-за увеличенной массы автомобиля передние колеса имеют лучшее сцепление со снегом. По мере развития автомобильных технологий дифференциалы повышенного трения были разработаны для обеспечения дифференциального действия в поворотах и передачи мощности на оба ведущих колеса для улучшения тяги. Дифференциал повышенного трения — это общий термин для целого семейства дифференциалов, которые обеспечивают повышенную тягу за счет различных механических конструкций. Positraction, Equa-lok, True Trak, Gov-Lock, Sure Grip, Detroit Locker и т. д. — это торговые марки устройств, в которых используются различные методы приложения трения к боковым шестерням для обеспечения повышенной тяги, безопасной эксплуатации и улучшения характеристик автомобиля.

Существует множество классов этих конструкций, в которых используются муфты с предварительным натягом, самозадействующиеся муфты, механическая храповая система, вязкостные муфты, червячные передачи и внешние блоки муфт, которые могут применяться независимо для обеспечения полной блокировки или дифференциации осевых скоростей на повороте . Благодаря достижениям в области инженерии и конструкции в некоторых системах 4WD используется блокируемый дифференциал как на передней, так и на задней ведущих осях, а также межосевой дифференциал в раздаточной коробке или трансмиссии, чтобы обеспечить определенное распределение крутящего момента между передней и задней осями.

Одной из наиболее упускаемых из виду проблем, которые вызывают диагностические кошмары для мастерских, является невозможность проверить дифференциал на автомобилях с передним приводом во время разборки и ремонта трансмиссии. Дифференциал рассчитан на работу только в поворотах. Проблема заключается в покупателе, чье транспортное средство имеет шины разных (измеренных) размеров или не имеет одинакового давления воздуха во всех четырех шинах.

Примером этого был разговор, который у меня был много месяцев назад с техником, который ремонтировал автоматическую коробку передач Mitsubishi серии KM и пять раз вынимал ее из машины. Он обратился за помощью, и в ходе вопросов и ответов он сказал, что устройство вернется с мелкой черной металлической пылью и заблокированным корпусом клапана. Он устанавливал восстановленный преобразователь крутящего момента каждый раз, когда вытаскивал агрегат, и был убежден, что виноват поставщик преобразователя.

Поскольку агрегат был разобран на верстаке, я попросил его снять боковую и ведущую шестерни с дифференциала, чего он, по его собственному признанию, не делал. Я сказал ему, что при этом он обнаружит, что шайбы за боковыми и шестернями изношены и смазаны. Он перезвонил мне и сказал, что дело обстоит именно так, и что он купит новые детали и восстановит дифференциал. В этот момент я сказал ему пойти и измерить передние шины этой машины и рассказать мне, что он нашел. Он вернулся и дал мне характеристики, и между двумя передними шинами была разница в 1 дюйм по окружности. Заказчик установил 15-дюймовые колеса и шины вместо 14-дюймовых из-за нехватки средств.

Дело здесь в том, что этот автомобиль работал с двумя разными скоростями осей и дифференциал, вместо того, чтобы бездействовать на прямой, работал все время, что быстро съедало упорные шайбы за шестернями. Размер шин и давление воздуха должны быть одинаковыми на всех колесах каждый раз. Парни обычно чистят дифференциал, особенно на переднеприводных коробках передач, не разбирая его. Как только это сожжет вас, вы никогда не будете делать это снова.

Дифференциал повышенного трения обычно передает большую часть крутящего момента через вал-шестерню и шестерни, подобно открытому блоку, при этом определенный крутящий момент передается через пакет фрикционов, конусные муфты или червячные передачи на противоположную ось. Некоторые самоблокирующиеся дифференциалы работают от пакетов фрикционов, которые подпружинены S-образной пружиной. Другие достигают предварительной нагрузки с помощью набора пружин Bellville за пакетами сцепления. Другой производитель использует конусные муфты, предварительно нагруженные до определенного уровня трения винтовыми пружинами, аналогичными гидравлическим муфтам. Кроме того, есть система Gov-Lock, которая использует внутренний регулятор в корпусе дифференциала для включения сцепления, когда скорость между двумя колесами различается более чем на 100 об / мин. У Ford есть блок повышенного трения, в котором для включения сцепления используются муфты и набор сопряженных валов шестерни и пандусов. Ясно одно: вам нужно знать, как работает устройство, с которым вы работаете, прежде чем вы сможете правильно его диагностировать и ремонтировать.

Другой первостепенной проблемой дифференциалов с приводом от сцепления является качество жидкости. Для всех этих узлов требуется специальная присадка к жидкости, чтобы реализовать полный коэффициент трения, доступный для муфт, конусных или пластинчатых. Качество жидкости имеет решающее значение для правильной работы. Масло в смазке никогда не портится. Это может выглядеть некрасиво, но по-прежнему функционально. Что исчезло, так это пакет присадок, который давал надлежащие усилители трения пакетам сцепления, чтобы они плавно схватывались и удерживались при генерируемом уровне тепла и крутящего момента. Когда модификаторы трения теряют пакет присадок, возникает прерывистое действие пакетов фрикционов, что приводит к дребезгу в поворотах и неприятному шуму и вибрации. Дифференциалы повышенного трения используют фрикционные материалы и выделяют тепло. Это означает, что вам нужно обслуживать их чаще, чем открытый дифференциал, что должно увеличить вашу прибыль, если вы продаете услуги.

Дифференциалы с зубчатым приводом существуют уже достаточно давно, но мы работаем над новой конструкцией, которая на самом деле является удивительным улучшением по сравнению с прошлыми конструкциями. Из-за затрат на производство дифференциала с зубчатым приводом, а не дифференциала со сцеплением, этот узел был разработан для замены дифференциала в последних моделях Corvettes C5 и C6, и его цена рассчитана на использование с высокими характеристиками. Однако я считаю, что по мере того, как будет продаваться больше таких агрегатов, экономия за счет масштаба приведет к снижению цены, чтобы заменить большинство нынешних агрегатов с приводом от сцепления.

Из-за этого действительно улучшенного дизайна мы заглянем в будущее здесь. IsoTorque — это уникальный полностью механический дифференциал, который обеспечивает высокое смещение крутящего момента без ограничения дифференциации, как это делают большинство механических самоблокирующихся дифференциалов. Будучи редукторным дифференциалом без электроники, он мгновенно реагирует на изменения тягового усилия между двумя осями. Электронные блоки должны воспринимать пробуксовку колес или какие-либо действия водителя, прежде чем среагировать. Это означает, что блок IsoTorque выполняет свою работу плавно, не реагируя на действия водителя, поддерживая тягу без какого-либо режима включения/выключения, характерного для электронных систем.

Система IsoTorque реализует это с помощью ряда шестерен, соединяющих две полуоси с картером дифференциала. Боковые шестерни, соединенные шлицами с осями, имеют конструкцию с большим углом наклона зубьев относительно их оси вращения. Балансировочные шестерни представляют собой кластерные шестерни со спиральными зубьями в центре и цилиндрическими зубьями на каждом конце. Уравновешивающие шестерни расположены перпендикулярно боковым шестерням и имеют зубья с малым углом относительно их оси вращения, а цилиндрические зубья соединяют каждую пару уравновешивающих шестерен. Каждая уравновешивающая шестерня имеет в центре штифт, который соединяет ее с корпусом водила дифференциала, позволяя ему вращаться. Другой уникальной особенностью IsoTorque является поверхность износа, созданная в зубчатом зацеплении, которая больше, чем в предыдущих конструкциях, что создает более прочный узел с большей грузоподъемностью.

При работе путь мощности начинается от шестерни, проходит к дифференциалу через зубчатый венец, к балансировочным шестерням и, наконец, к боковым шестерням, которые приводят в движение выходные валы (оси). Из-за небольшого угла подъема уравновешивающих шестерен и их поперечной ориентации относительно боковых шестерен уравновешивающие шестерни предотвращают нежелательную вращательную силу на оси вращения боковых шестерен в результате крутящего момента двигателя. Это приводит к тому, что дифференциал вращается как единое целое, обеспечивая одинаковую скорость вращения для обеих осей независимо от имеющегося тягового усилия на любой полуоси.

Дифференциация возникает, когда такие условия, как поворот или неровная поверхность, требуют, чтобы две оси вращались с разной скоростью. Рельеф воздействует на полуоси, создавая дельту скорости между выходными валами и корпусом дифференциала; этот поток входного крутящего момента называется путем дифференцирования. Это заставляет боковые шестерни прилагать усилие к балансировочным шестерням. Большой угол наклона бокового зубчатого колеса по отношению к его ориентации вращения направляет большую часть силы на ось вращения балансирных шестерен, позволяя боковым шестерням легко вращать балансирные шестерни, обеспечивая дифференциацию с минимальными усилиями. Взгляд на прилагаемую диаграмму поможет вам понять инженерную теорию, которую вы только что прочитали.

Разбираться в различных дифференциалах и в том, как они работают. Все они нуждаются в обслуживании, и это то, что вы можете продать покупателю, чтобы улучшить характеристики его автомобиля и его безопасность.

В этой статье:Дифференциал, соответствующий стандартам

Как работает дифференциал?

Узнайте больше о конструкции, функциях и применении дифференциала и блокировки дифференциала в этой статье.

1 Зачем автомобилю дифференциал?
2 Конструкция дифференциала
- 2.1 1-я ступень – привод раздельных валов шкворнями и свободно вращающейся штангой
- 2.2 2-я ступень – привод валов несколькими шпильками и свободно вращающимися штангами
- 2.3 3-я ступень – Замена штифты и стержни с коническими шестернями
- 2.4 4-я ступень – привод валов дополнительными коническими шестернями
- 2.5 5-я ступень – симметричное расположение конических шестерен во избежание изгибающих напряжений
3 Кинематика дифференциала
4 Дифференциал как частный случай планетарной коробки передач
5 Блокировка дифференциала

Зачем автомобилю дифференциал?

В автомобилях колеса обычно приводятся в движение двигателем с помощью конической передачи. Это позволяет отклонить вращательное движение от двигателя к колесам на 90°. Если бы же колеса были жестко связаны друг с другом общим валом, это привело бы к проблемам при прохождении поворотов. В таком случае внешнее колесо должно преодолевать большее расстояние, чем внутреннее колесо. Однако, поскольку оба колеса должны проходить поворот одновременно, внешнее колесо должно вращаться быстрее, чем внутреннее колесо.

Рисунок: Скручивание вала при повороте

Если бы два колеса были соединены общим валом, вал скручивался бы из-за разных скоростей вращения. Рано или поздно такой поворот компенсируется пробуксовкой одного из колес. Это проскальзывание в повороте не только снижает безопасность движения, но и приводит к значительному износу шин и, в конечном счете, к поломке вала.

Анимация: Кручение приводного вала при поворотеАнимация: Кручение приводного вала при повороте (крупный план)

При прохождении поворотов внешнее колесо должно вращаться быстрее, чем внутреннее колесо!

По этой причине в первые дни только одно из колес было ведущим. Другое колесо свободно насаживалось на вал, так что оно могло вращаться с разной скоростью. Такой односторонний привод приводит, однако, к тому, что транспортное средство пытается двигаться по небольшой кривой. Это снижает не только удовольствие от вождения, но и безопасность вождения. Поэтому было необходимо найти решение, позволяющее управлять обоими колесами одновременно, позволяя различных скоростей : родился дифференциал .

Анимация: работа дифференциала

На рисунке ниже показан дифференциал грузовика. Можно увидеть шестерню (показана желтым на анимации выше) и коническую шестерню (показана оранжевым на анимации выше). Остальные конические шестерни находятся внутри корпуса и снаружи не видны.

Рисунок: Дифференциал грузового автомобиля

Конструкция дифференциала

Конструкция и принцип действия дифференциала не так просты для понимания на первый взгляд. Главный вопрос в том, как придумать такое расположение шестерен. Для простоты имеет смысл сначала понять отдельные шаги, лежащие в основе идеи дифференциала.

Анимация: Как работает дифференциал

1-й шаг – привод разделенных валов с помощью штифтов и свободно вращающегося стержня

Первоначальная идея состоит в том, чтобы сначала разделить общий приводной вал так, чтобы каждое колесо имело свой собственный приводной вал. Это гарантирует, что вал не перекрутится, если одно из двух колес будет вращаться с разной скоростью. Два штифта теперь прикреплены к каждому из отдельных валов. Между этими штифтами свободно вращающийся стержень приводит в движение соответствующие валы колес.

Рисунок: 1-я ступень – привод валов шкворнями и свободно вращающейся планкой

Таким образом, колеса можно поворачивать на разные градусы в пределах определенного предела. Если одно из колес замедляется, противоположное колесо можно сдвинуть немного дальше с помощью вращающегося стержня. Однако разное вращение не должно быть слишком большим, иначе стержень выскользнет из штифтов и больше не сможет передать усилие.

2-я ступень – привод валов с помощью нескольких штифтов и свободно вращающихся стержней

Для увеличения еще очень ограниченного движения можно было бы просто использовать несколько штифтов вместо одного, а также большее количество вращающихся стержней. Штифты и стержни теперь могут входить друг в друга один за другим. Полный привод больше не ограничен. Одно из колес теперь может вращаться с совершенно другой скоростью и даже стоять на месте, в то время как другое колесо может продолжать приводиться в движение. В принципе такая компоновка уже представляет собой полноценный дифференциал!

Рисунок: 2-й шаг – привод валов несколькими штифтами и свободно вращающимися стержнями

При ближайшем рассмотрении видно, что при таком дифференциале замедленное колесо тормозится в той же мере, в какой ускоряется другое колесо. Потеря скорости на одной стороне колеса компенсируется таким же приростом скорости на другой стороне. Этот принцип основан на законе сохранения энергии.

Такое кинематическое поведение колес именно то, что нужно при прохождении поворотов. При повороте внутреннее колесо должно вращаться медленнее в той же мере, в какой внешнее колесо должно вращаться быстрее.

Дифференциал обеспечивает вращение внутреннего колеса в той же степени медленнее, чем внешнее колесо вращается быстрее при прохождении поворотов!

3-й шаг – Замена штифтов и стержней на конические шестерни

Передача мощности с помощью штифтов и стержней не очень эффективна. Поэтому их заменяют на шестерни, точнее на конические шестерни . Коническая шестерня, показанная синим цветом, которая вращается вокруг валов колес, также упоминается как крестовина . В принципе, эта крестовина есть не что иное, как 9-ка.0009 планетарная передача , как известно из планетарных передач. И действительно, дифференциал можно рассматривать как особую форму планетарного редуктора (подробнее об этом позже).

Рисунок: 3-й этап – замена пальцев и стержней на конические шестерни

4-й этап – привод валов дополнительными коническими шестернями

Привод крестовины, конечно, осуществляется не вручную, а с помощью двигателя. Крестовина, в свою очередь, приводится в движение коническим редуктором (обычно гипоидным), состоящим из шестерни (показана желтым цветом) и конического зубчатого колеса (показана оранжевым цветом). Шестерня крестовины установлена на этой оранжевой конической шестерне. Поскольку оранжевая коническая шестерня «несет» на себя вращающуюся крестовину, оранжевая коническая шестерня также упоминается как 9. 0009 перевозчик .

Рисунок: 4-я ступень – Привод валов дополнительными коническими шестернями

5-я ступень – симметричное расположение конических шестерен во избежание изгибающих напряжений

только одна крестовина, но две крестовины. Вторая крестовина смещена на 180°.

Рисунок: 5-й этап – симметричное расположение конических зубчатых колес для предотвращения изгибающих напряжений

На приведенном ниже рисунке показано, что при использовании двух зубчатых колес силы компенсируют друг друга в горизонтальном направлении. Приводные валы колес при этом подвергаются чисто скручиванию, но не изгибу!

Рисунок: Предотвращение изгибающих напряжений за счет симметричного расположения двух конических шестерен

Кинематика дифференциала

Анимация: Использование дифференциала

При прямолинейном движении обычно ни одно из колес не вынуждено вращаться медленнее или быстрее, чем другое. В этом случае шестерни крестовины приводят в движение валы колес без какого-либо относительного движения. Затем колеса вращаются с той же скоростью, что и носитель.

Анимация: Дифференциал при прямолинейном движении

Если сейчас, например, въехать в правый поворот, внутреннее колесо замедляется на меньшее расстояние, которое необходимо пройти. Однако внешнее колесо должно тогда вращаться быстрее в той же степени, так как оно должно преодолеть большее расстояние. Благодаря своей особой конструкции дифференциал в конечном итоге обеспечивает именно такое кинематическое поведение! Точная математическая взаимосвязь объясняется более подробно в следующем разделе.

Лучший способ понять кинематику — представить себе экстремальный поворот, когда внутреннее колесо практически стоит на месте, а внешнее колесо следует по кругу вокруг внутреннего колеса. В этом случае водило приводит в движение крестовины вокруг конической шестерни («боковой шестерни») неподвижного вала колеса. Затем крестовины начинают вращаться и теперь совершают относительные движения. Противоположная коническая шестерня («боковая шестерня») левого ведущего вала теперь приводится в движение этим вращением крестовин в дополнение к уже имеющемуся вращению водила и, таким образом, вращается быстрее.

Анимация: Дифференциал при повороте

По сравнению с водилой, внутреннее колесо вращается медленнее в той же степени, в какой внешнее колесо вращается быстрее при повороте.

Только после завершения прохождения поворота и повторной регулировки скорости вращения двух колесных валов больше не происходит перемещение относительно друг друга, а скорость водила соответствует скорости вращения колес.

Даже если скорости колес различаются при прохождении поворотов, оба колеса всегда приводятся в движение одним и тем же крутящим моментом! Это связано с тем, что в коробках передач изменение крутящего момента происходит только за счет соотношения числа зубьев шестерен. Однако дифференциал имеет симметричную конструкцию. Он не отличается по количеству зубьев между левым и правым приводным валом. Это означает, что изменение крутящего момента между двигателем и приводными валами всегда одинаково. Таким образом, обе шестерни имеют одинаковый крутящий момент.

Даже если соответствующий крутящий момент на колесах не отличается, они имеют разную мощность! Это связано с тем, что мощность определяется произведением крутящего момента M и скорости вращения n:

\begin{align}
\boxed{P=2 \pi \cdot M \cdot n} \\[5px]
\end{ align}

Следует отметить, однако, что когда дифференциал активен при прохождении поворотов, происходят относительные перемещения конических шестерен, что приводит к дополнительному снижению эффективности передачи.

Хотя дифференциал обеспечивает разные скорости и, следовательно, разную мощность для колес, крутящий момент на обоих колесах идентичен!

Дифференциал как частный случай планетарного редуктора

Как уже упоминалось, дифференциал представляет собой особый вид планетарного редуктора. Одна из конических шестерен на валах колес может рассматриваться как солнечная шестерня , в то время как другая коническая шестерня в переносном смысле соответствует кольцевой шестерне .

Рисунок: Сравнение дифференциала с планетарной передачей

Поскольку дифференциал представляет собой особый тип планетарной передачи, взаимосвязь между различными скоростями вращения также может быть описана основное уравнение планетарных передач (уравнение Уиллиса):

\begin{align}
&\boxed{ n_s = n_c \cdot \left(1-i_0 \right) + n_r \cdot i_0} \\[5px]
\end{align}

Для классических планетарных передач n _r относится к скорости вращения зубчатого венца, n _s обозначает скорость вращения солнечной шестерни и n _c относится к скорости вращения перевозчик. i ₀ обозначает так называемый фиксированный коэффициент передачи несущей.

В случае дифференциала передаточное число с фиксированным водилом соответствует передаточному числу, полученному при фиксированном водиле. Если одно из колес («зубчатый венец») вращается в этом состоянии, то другое колесо («солнечное зубчатое колесо»), очевидно, вращается с той же скоростью, но в противоположном направлении. Таким образом, коэффициент передачи фиксированной несущей равен i ₀ = -1.

Анимация: Стационарное передаточное число дифференциала

Если коэффициент передачи фиксированной несущей из i ₀ =-1 используется в верхнем уравнении, то применяются следующие соотношения:

\begin{align}
& n_s = n_c \cdot \left(1-i_0 \right) + n_r \cdot i_0 ~~~\text{with}~i_0=-1~~~~\text{:} \\[5px]
&n_s = n_c \cdot \left(1-(-1) \right) + n_r \cdot (-1) \\[5px]
&n_s = n_c \cdot 2 – n_r \\[5px]
&n_r + n_s = 2 \cdot n_c \\[5px]
\end{align}

Поскольку дифференциалы не имеют классической солнечной шестерни или зубчатого венца, соответствующие скорости вращения шестерен обозначаются n ₁ (=n _r ) или n ₂ (=n _s ). Таким образом, между скоростями вращения колес n ₁ или n ₂ и скоростью вращения водила n _c применяется следующее соотношение:

\begin{align}
&\boxed{n_1 + n_2 = 2 \cdot n_c} \\[5px]
\end{align}

Правая часть уравнения всегда постоянна при постоянной скорости носителя и, следовательно, при постоянной скорости двигателя. Теперь также можно увидеть математически, что при постоянной скорости двигателя уменьшение скорости на одном из колес приводит к увеличению скорости на противоположном колесе. Преобразовав уравнение, можно также увидеть, что скорость тележки соответствует средней скорости двух колес.

\begin{align}
&\boxed{n_c = \frac{n_1 + n_2}{2}} \\[5px]
\end{align}

Блокировка дифференциала

Большим преимуществом дифференциала является то, что их можно использовать при прохождении поворотов, разделив скорость вращения или мощность между соответствующими колесами в соответствии с их потребностями. Однако в некоторых ситуациях это может быть и недостатком. Например, при трогании с места на ровной или скользкой дороге одно из колес может потерять сцепление с дорогой и пробуксовывать, а другое колесо останется на земле. Дифференциал теперь передает всю мощность на вращающееся колесо, в то время как на неподвижное колесо мощности нет. Вращающееся колесо теперь вращается с удвоенной скоростью, а другое колесо стоит на месте. Таким образом едва ли можно получить поступательную движущую силу, а если и только одностороннюю силу из-за трения скольжения вращающегося колеса.