Виды дифференциалов автомобиля – что такое дифференциал в автомобиле?

Дифференциал необходим автомобилю для того, чтобы при движении в поворотах колеса оси ведущего типа транспортного средства, которые проходят путь разной длины не проскальзывали и вращались с разными скоростями. Дифференциал обеспечивает всем четырем колесам машины полный контроль в управлении, а шинам максимальную сцепку с дорожным покрытием в любых ситуациях.

Дифференциалом называется специальный механизм, который обеспечивает вращение с различной скоростью колес ведущей оси и единым крутящим моментом, который подводится к ним. При наличии в автомобиле коробки передач на одну ведущую ось, дифференциал устанавливается между приводными колесами и называется межколесным дифференциалом. В автомобилях с полным приводом данное устройство располагается между ведущими осями и носит название межосевого дифференциала.

Показатель произведения силы тяги на параметры радиуса колеса показывают уровень крутящего момента, который должен передаться на колеса дифференциалом. В том случае, если сцепление с дорожным полотном крайне слабое или одно из колес не имеет контакта с дорогой, крутящий момент с силой тяги на колесную базу не может обеспечиваться на должном уровне, в связи с чем транспортное средство не способно продолжать движение. Такая особенность имеется у дифференциалов с шестернями конического типа, которые на сегодняшний день очень востребованы. Такой вид устройства получило название симметричный дифференциал, потому что поровну распределяет крутящий момент между всеми колесами автомобиля.

Равное распределение крутящего момента между колесами автомобиля происходит благодаря тому, что такой механизм, как сателлит функционирует на подобии равноплечего рычага и обеспечивает передачу только одинаковых усилий к шестерням полуоси, а также к ведущим колесам соответственно. При наличии слабого контакта с дорожным полотном одного из колес, то оптимальный крутящий момент на него направляется небольшой и симметричный тип дифференциала подводит точно такое же усилие к другому колесу. Таким образом, при пробуксовке одного из колес, сила тяги на 2-ом колесе будет нулевая, что в свою очередь негативно сказывается на общей проходимости автомобиля. Ниже на изображении можем наглядно видеть принципиальную схему строения симметричного дифференциала и его основные узлы.

Для улучшения функционирования на транспортных средствах используют полную или частичную блокировку дифференциала. Степень блокировки, в которой оценивается специальным блокировочным коэффициентом. Данный показатель имеет сокращенную аббревиатуру — Кб или коэффициент блокировки и означает соотношение крутящего момента на отстающем колесе к моменту на забегающем. Величина для дифференциала симметричного типа всегда должна быть равна единице, а для дифференциалов повышенного трения, может варьироваться от единицы до пяти. Считается, что чем выше коэффициент блокировки, тем лучше проходимость автомобиля. Например, при коэффициенте блокировки дифференциала равному трем, момент на отстающем колесе будет в 3 раза выше, чем на буксующем. Таким образом, на колесе в момент пробуксовки будет доступен показатель коэффициента от 20 до 70 процентов, в зависимости от потенциала блокирующего устройства.   

На сегодняшний день существует порядка 4 основных видов автомобильных дифференциалов, принцип действия, которых мы подробно рассмотрим ниже в нашем материале.

2. Понятие и принцип действия дифференциала с полной блокировкой

Дифференциал с полной блокировкой или как его еще называют принудительной применяется, как правило на грузовых машинах и внедорожниках, для того, чтобы увеличить проходимость на бездорожье или пересеченной местности. Такой вид дифференциала подключается по мере необходимости, при помощи специальных клавиш, которые расположены в салоне. Главным нюансом при включенном дифференциале является то, что необходимо не забыть отключить блокировку при выезде на сухое дорожное полотно, чтобы избежать в дальнейшем неисправности полуосей.

Примером автомобиля с блокировкой межосевого дифференциала является отечественный ВАЗ 2121 или в народе «Нива«. Дифференциал приводится в рабочее состояние принудительно. Скорость всех колес находящихся под углом в данной системе одинаковая и равная, что нарушает условия движения транспортного средства по кривой. Данный момент в свою очередь приводит к ускоренному износу шин, а также ухудшению управляемости по твердому дородному полотну.

3. Понятие и принцип действия вискомуфты

Вискомуфтой называется муфта многодискового типа, в которой передаваемый момент вращения увеличивается с ростом разности скоростей ведущего вала к ведомому. Такая система используется в механизмах с упрощенным полным приводом, как блокирующее устройство дифференциала.

Принцип функционирования такой системы, как вискомуфта основывается на специальных качествах уникальной в своем роде жидкости, главным элементом, в которой является силикон. Данная жидкость при повышении уровня рабочей температуры не теряет свою вязкость, она не изменяется, хотя даже у моторного масла она бы повысилась. Сама по себе вискомуфта — это своего рода цилиндр, который заполнен силиконовой жидкостью. Внутренняя область цилиндра заполнена перфорированными дисками, которые соединены через один с ведущим и ведомым валами соответственно.

В полноприводных коробках передач в обычном режиме функционирования валы движутся почти с одинаковой скоростью, входной вал при помощи действий крутящего момента от ведущего моста, который является основным, а выходной непосредственно приводит в движение колеса автомобиля, с которыми он связан. Когда происходит пробуксовка колес главного или ведущего моста, то входной вал начинает вращаться быстрее выходного, визуально выглядит, что автомобиль, как будто стоит на месте, однако в этот момент силиконовая жидкость в цилиндре начинает сильно нагреваться от трения о диски. Далее муфта под нагревом внутренней жидкости начинает производить передачу большего крутящего момента на выходной вал.

Основным недостатком такой системы, как вискомуфта является то, что на срабатывание самого механизма муфты необходимо определенное время, а идеальные ее параметры довольно сложно рассчитать. Исходя из этого сегодня многие производители автомобилей отказываются от использования вискомуфт в сторону управляемых бортовым компьютером многодисковых сцеплений.

4. Понятие и принцип действия дифференциала торсен

Понятие дифференциальной системы под названием «Торсен» образовывается от словосочетания «Крутящий момент» (Torque) и «Чувствительность» (Sensing). Таким образом, известная дифференциальная система «Торсен» образована от общего понятия — чувствительности к крутящему моменту. Соединяющие элементы такой системы или сателлиты расположены в главном корпусе перпендикулярно его оси и объединяются между собой попарно при помощи зацепления методом прямого зубца, а с полуосевыми шестернями они связываются зацеплением червячного типа. Когда автомобиль входит в поворот, то полуосевая шестерня, которая связана с отстающим колесом начинает поворачивать входящий с ней в сцепку сателлит, а он в свой черед начинает вращение 2-го сателлита и шестерню полуоси соответственно.

Благодаря образованию жесткой кинематической связи между колесами транспортного средства у них появляется возможность крутиться с различной скоростью. Отметим, что сила трения, которая получается в сцепке червячного типа от разности крутящих моментов на колесах, производит блокировку основного дифференциала. Недостатком конструкции служит то, что такое устройство тяжело и затратно производить, а также дорого обслуживать.

5. Понятие и принцип действия дифференциала системы квайф

В дифференциалах системы квайф, сателлиты располагаются в 2 ряда причем параллельно оси вращения корпуса. При этом сателлиты установлены не на самих осях, а располагаются в закрытого типа со всех сторон отверстиях основного корпуса. Правый ряд сателлитов, как правило, их количество составляет от трех до пяти, входят в сцепку с правой шестерней полуоси, а левый ряд сателлитов, соответственно с левой полуосью. Заметим, что сами сателлиты из различных рядов зацепляются друг с другом через один.

При отставании одного из колес автомобиля, связанная с ним шестерня полуосевого типа начинает производить вращение со скоростью меньшей основного корпуса дифференциала и при этом поворачивать входящий с ней в сцепку сателлит. Сателлит дает движение соседнему элементу, а он тем временем, раскручивает полуосевую шестерню. Таким образом, появляются различные обороты каждого колеса при повороте транспортного средства.

Отметим, что из-за разности показателей крутящих моментов на колесах автомобиля возникают различные силы трения, которые производят блокировку, что в свою очередь повышает силу трения самой тяги машины и увеличивает ее проходимость. Наибольшее распространение в автомобилестроение дифференциальные системы с типом действия квайф получили в тюнинге и усовершенствовании транспортных средств.

Видео обзор: «Автомобильный дифференциал. Понятие, особенности и виды»

В заключении отметим, что выше перечисленные автомобильные дифференциальные системы являются наиболее востребованными на сегодняшний день среди автопроизводителей, в связи с их довольно высокой надежностью, ремонтопригодностью и стоимостью обслуживания. Заметим, что в отличие от мощности и угловой скорости вращения, крутящий момент дифференциалом разделяется на жестко и неизменно. Поэтому от этого и пошли такие понятия, как симметричный (момент вращения делится, как соотношение 50/50) или не симметричный дифференециалы (крутящий момент делится в неравных соотношениях, например 80/20 или наоборот). При суммировании крутящие моменты системы дифференциала всегда складываются в один по определенным правилам.

БОЛЬШОЕ СПАСИБО ЗА ВНИМАНИЕ. ОСТАВЛЯЙТЕ СВОИ КОММЕНТАРИИ, ДЕЛИТЕСЬ С ДРУЗЬЯМИ. 
ЖДЕМ ВАШИХ ОТЗЫВОВ И ПРЕДЛОЖЕНИЙ.

bazliter.ru

устройство, принцип действия и 3 типа блокировки

Содержание статьи

В современном автомобилестроении существует множество технических решений реализации дифференциала. В зависимости от привода автомобиля используют различные типы узлов: для заднеприводных, переднеприводных и дифференциальные устройства для внедорожников. Кроме того этот узел трансмиссии классифицируют по внутреннему устройству (конический, цилиндрический, червячный) и способу блокировки.

Дополнительно рекомендуем прочитать статью нашего специалиста, в которой подробно рассказывается о том, что такое трансмиссия.

Также советуем изучить материал нашего эксперта, посвящённый тому, что такое главная передача и каково её устройство.

Предназначение дифференциала в автомобиле

Основная задача дифференциала — обеспечивать колёсам разную скорость вращения. Такой способ  вращательного движения необходим для правильного вхождения машины в повороты, при пробуксовке колес и в другие моменты. Когда машина поворачивает, то разные колёса описывают разные траектории. Если ведущие колеса будут двигаться с одинаковой скоростью, то выполнить поворот на такой машине будет очень сложно. Распределение моментов между приводимыми в движение колёсами происходит при помощи дифференциала.

Во время пробуксовки одного из колёс, обычный планетарный механизм начнёт работать в сторону увеличения крутящего момента. Колесо начинает буксовать ещё сильнее. Колесо, находящееся на твёрдой поверхности, перестанет крутиться. Для решения таких проблем дифференциальные устройства обеспечиваются блокировочными механизмами различных типов: ручными или автоматическими. Блокировка дифференциала значительно повышает проходимость полноприводного автомобиля. Пока хотя бы одно колесо цепляет дорогу, машина двигается.

Классификация дифференциалов

Различают два основных вида дифференциальных механизмов: межколёсный и межосевой. Межколёсный предназначается для различных автомобилей с приводом на два колеса. Межосевой делит крутящий момент на все четыре. В зависимости от модели дифференциала, используются различные конструктивные решения механизма. В переднеприводных машинах этот узел обычно помещают в картере коробки передач. У заднепрводных раздаточные шестерни размещают в корпусе заднего моста.

Полноприводные внедорожники  используют для размещения дифференциального механизма чаще всего отдельную раздаточную коробку («Land Cruiser», «Нива»). Некоторые производители используют конструкцию с двумя раздельными дифференциалами (Jeep «Cherokee», UAZ «Hunter»),  размещёнными в переднем и заднем мостах.

Устройство и схема работы дифференциала на примере свободного дифференциала

Самым простым устройством на базе планетарного редуктора является свободный дифференциал. Рассмотрим вкратце принцип его действия. Вращение от двигателя передаётся на механизм шестернёй главной передачи. Зубья жёстко передают движение на ведомую шестерню большого размера, находящуюся в корпусе дифференциала.

На ведомой шестерёнке закреплены два конических сателлита с двумя степенями свободы: они вращаются вместе с ведомой шестернёй, и одновременно могут вращаться вдоль своей оси. Когда автомобиль едет прямо, сателлит бежит по большому кругу и передаёт одинаковое вращательное движение на обе полуоси. Как только машина поворачивает, сателлиты совершают вращательные движения вокруг своей оси, и скорость вращения полуосей изменяется. В результате одно из колёс движется медленнее, а другое, описывающее больший поворотный радиус, быстрее.

Зачем необходима блокировка дифференциала?

У свободного дифференциала есть один большой недостаток. В момент пробуксовки одного из колёс, сателлит начинает прокручиваться и передавать весь импульс движения на него. Буксующее колесо крутится с большой скоростью, в то время как стоящее на твёрдой почве второе колесо, бездействует. Особенно опасно, когда такие процессы происходят на большой скорости.

Если на дороге попадается участок с неравномерной обледенелой поверхностью, то машина со свободным дифференциалом может уйти в неуправляемый занос. Для решения этой проблемы используется блокировка дифференциала.

Типы дифференциалов по способу блокировки

Естественным решением предотвращения пробуксовки является временная приостановка одного из компонентов механизма. Существует несколько решений этой задачи: можно временно блокировать одно из колёс, полуось, сам дифференциальный узел или даже двигатель. По способу реализации разделяют блокировки следующих типов: ручная, самоблокирующаяся, электронная.

Дифференциалы с ручной блокировкой

Самым простым вариантом блокирования дифференциального механизма является его ручное отключение. Обычно такая функция реализуется с помощью специального рычага или кнопки в салоне внедорожника. Движением рычага блокируется возможность вращения сателлитов вдоль своей оси, и планетарка становится обычной муфтой. Выполнять подобную операцию следует только во время полной остановки автомобиля с выжатым сцеплением.

Использовать блокировку следует при движении на малых скоростях по сложнопроходимым дорогам. При отключенном дифференциале, автомобиль становится трудноуправляемым и стремится ехать по прямой.

Поэтому ручное управление механизмом раздачи мощности по колёсам требует определённых навыков водительского мастерства. Ручной блокировкой дифференциала оборудуются внедорожники с жёсткой рамой: «Land Cruiser», «Hilux», «Нива» и другие.

Самоблокирующиеся дифференциалы

Для увеличения проходимости автомобиля и упрощения управлением в трудных условиях были созданы несколько моделей самоблокирующихся дифференциалов. Принцип работы этих узлов основан на возникновении блокировки работы узла при определённых обстоятельствах.

Дифференциалы Speed sensitive

Рассмотрим подробнее дифференциалы Speed sensitive, которые срабатывают, если полуоси начинают вращаться на различных угловых скоростях.

Примером автомобиля, где установлен такой тип дифференциала, может служить Toyota «Rav4» с вискомуфтой. Одна часть этого узла закреплена на чашке дифференциала, другая часть на полуоси. В режиме обычного движения или небольшом расхождении в повороте, рабочие поверхности муфты двигаются независимо и не мешают вращению полуосей. Вращение одной из осей, с заметно большей скоростью, приводит к тому, что вискомуфта срабатывает и начинает тормозить движение.

При падении скорости, сила трения уменьшается, и части узла вновь становятся независимыми. Такой дифференциал вполне подходит для автовладельцев, которые не стремятся покорить все вершины бездорожья. В городском режиме и на грунтовых дорогах машины с такими дифференциалами прекрасно себя зарекомендовали. Но у вискомуфты есть проблемные места — в сложной ситуации она не тянет нагрузками, начинает греться, запаздывает со включением и может прийти в нерабочее состояние.

На спецтехнике устанавливают другой тип самоблокирующихся дифференциальных механизмов — кулачковые пары. Примером реализации служит «ГАЗ-66». Данная конструкция узла позволяет в разы повысить проходимость машины, но чревата опасными ситуациями, когда дифференциал самопроизвольно заклинивает. Схема действия проста, как всё гениальное. Вместо планетарки в механизме применяются зубчатые пары. Они свободно поворачиваются при малейших расхождениях в скоростях колёс, а при значительном расхождении заклинивают.

Интересный вариант конструкторского решения самоблокирующегося дифференциала реализован в Kia «Sportage». Основанный на похожих методах, что и вискомуфта, этот тип использует пластины для торможения нежелательных вращений. Принципиальным отличием или существенным усовершенствованием является использование гидравлической системы для сближения фрикционных пластин.

При возникновении большой разницы в скоростях полуосей срабатывает насос, который нагнетает давление масла в системе фрикционов и заставляет пластины сближаться. Таким образом, скорость вращения пробуксовывающего колеса начинает снижаться, и происходит перераспределение крутящего момента.

Дифференциалы Torque sensitive

Более современным и эффективным можно назвать дифферинциалы Torque sensitive, приходящие в рабочее состояние при снижении скорости вращения на одной из полуосей. Такой узел осуществляет контроль за показателями скоростей вращения и снижает их в автоматическом режиме.

Конструктивно такие дифференциальные устройства представляют собой обычный свободный дифференциал с комплектом подпружиненных фрикционных гасителей скорости, размещённых между полуосями и чашкой дифференциала. Принцип действия основан на свойствах гипоидных передач, которые могут самопроизвольно разблокироваться. Различают три основных конструктивных реализации этого типа дифференциалов.

Первый тип использовался на внедорожнике Toyota «Celica GT-4» и назывался Т-1. Каждая полуось в этом узле имеет свои сателлиты, связанные между собой. Таким образом, как только возникает разница в крутящих моментах сателлитов, червяк синхронизирует их, и колёса будут крутиться с одной и той же скоростью. Диапазон их разницы определяется углом наклона зубчиков межсателлитового вала.

Такой механизм приводит к тому, что колёса либо движутся с одной скоростью (при езде по прямой), либо благодаря синхронизированным сателлитам делают обороты с различными скоростями (при повороте). Никаких пробуксовок не возникает. Модель узла трансмиссии с такими характеристиками стала популярна не только среди внедорожников, её установили на спортивную машину Mazda «RX-7» (1991 г.).

В продолжение серии была выпущена модель T-2, более чувствительная к разнице в скоростях. Как и аналогичный механизм Rod Quaife, эта конструкция отличается наличием более сложной передачи между сателлитами вместо червяка. Эта модель приобрела ещё большую популярность и применима для большого количества машин: BMW «Z3», Audi «A4», «A6», «A8», родстеры Honda «S2000», Volkswagen «Passat» (B6), Mazda «MX-5», внедорожники «Range Rover», Hummer.

Третья разновидность дифференциалов модели Torque sensitive называется Т-3 и используется чаще всего в качестве межосевых узлов. Это более совершенная конструкция позволяет автоматически распределять нагрузку между задней и передней осями в определенном промежутке. Обычно это происходит в диапазоне 65 на 35. Если на пути Lexus «GX 470», оснащенного таким дифференциалом, выступает препятствие, то сила тяги у него будет подаваться на те колёса, которые ещё могут зацепить дорожное покрытие.

Дифференциалы с электронным управлением

Механический способ блокировки дифференциала не стоит рассматривать, как единственную разработку, направленную на улучшение проходимости и повышение контроля за автомобилем. Примером может служить система управления трансмиссией с помощью электроники — Traction Control (TRAC) — схема контролирования за тягой и сцеплением колёс. В основе TRAC лежит простой принцип: отслеживание и коррекция частоты оборотов колёс при помощи специальных датчиков.

Как только колесо начинает буксовать, в это время включается тормоз и крутящий момент уходит на другую полуось. На первый взгляд машина будет вести себя, как будто у неё блокировали дифференциал. На самом деле эта система даже эффективнее механической блокировки, проще в исполнении и надежнее. Кроме того, TRAC не создает помех в работе механизмов любых дифференциалов, а является их удачным дополнением. Именно поэтому современные внедорожники, такие как «Hilux», Lexus, «Prado» оборудованы электронным управлением Traction Control.

Активные дифференциалы

Наиболее популярным и современным решением в области конструирования дифференциального узла стало изобретение активного дифференциала. Идея этого механизма в том, чтобы не тормозить полуоси и колёса, а напротив, разгонять их до большей скорости. С помощью электроники и фрикционных сцеплений колесо, бегущее по внешнему кругу, получает в разы больший момент, чем внутреннее.

Благодаря этому техническому решению прохождение крутых поворотов отличается легкостью и устойчивостью. Это обстоятельство сразу же взяли на вооружение производители спортивных автомобилей. Но до выхода в широкое производство этому типу дифференциалов ещё далеко.

Заключение

Дифференциал за годы своего существования прошёл большой путь эволюционного развития и это не удивительно. Конструкторы автомобилей сделали всё возможное, чтобы этот узел стал надёжным и обеспечивал комфортное и беспрепятственное движение автомобиля. Если задаваться вопросом, с каким дифференциалом выбрать машину, то это наиболее улучшенная модель из разряда Torque sensitive, с дополнением в виде электронного управления Traction Control.

Пожалуйста, оцените этот материал!

Если Вам понравилась статья, поделитесь ею с друзьями!

motorsguide.ru

Классификация дифференциалов и требования к ним

Дифференциал предназначен для распределения крутящего момента между двумя ведомыми валами, которым он позволяет вращаться с неодинаковыми скоростями, обычно при движении автомобиля на поворотах или по неровностям.

Классификация дифференциалов

Дифференциалы подразделяются по следующим основным классификационным признакам:

по назначению (по месту расположения):

• межколесные
• межосевые
• межтележечные
• и т.д.

по соотношению моментов на ведомых валах:

• симметричные (разделяют моменты на ведомые валы поровну)
• несимметричные (разделяют моменты на ведомые валы не поровну, но в заданном соотношении)

по типу передачи:

• зубчатые с цилиндрическими или с коническими зубчатыми колесами
• червячные
• кулачковые
• и т.д.

по возможности блокировки:

• неблокируемые
• блокируемые с принудительной блокировкой или самоблокируюшиеся (частично или полностью)

Основные требования к дифференциалам

Основные требования к дифференциалам следующие:

• распределение крутящего момента между ведомыми валами в заданном соотношении;
• хорошая устойчивость (без заносов) при движении на поворотах и по неровной дороге, а также высокие тяговые свойства при движении вне дорог.

В отличие от других механизмов, входящих в трансмиссию, в требованиях к дифференциалам нет пункта о высоком КПД.

Кроме того, к дифференциалам, как и к остальным механизмам автомобиля, предъявляют также общие требования:

• обеспечение минимальных размеров и массы
• высокая надежность
• минимальное обслуживание
• технологичность

Рассмотрим, какими конструктивными мероприятиями обеспечивается выполнение требований к дифференциалам.

Распределение крутящего момента между ведомыми валами в заданном соотношении обычно обеспечивается применением трехзвенного планетарного механизма с параметром а = 1 (симметричный дифференциал) с коническими, иногда с цилиндрическими шестернями. У автомобилей с колесной формулой 6×6, если дифференциал устанавливают между передним мостом и двумя задними, применяют в качестве дифференциала трехзвенный планетарный механизм с параметром а = 2 (несимметричный дифференциал) с цилиндрическими шестернями. При этом 1/3 момента передается на передний мост и 2/3 — на два задних моста.

Хорошая устойчивость (без заносов) при движении на поворотах и по неровной дороге обеспечивается, так же как и предыдущее требование, применением трехзвенного планетарного механизма, распределяющего крутящие моменты между ведомыми валами в заданном соотношении, независимо от соотношения их угловых скоростей. Более высокие скорости на поворотах обеспечивают управляемые дифференциалы.

Высокие тяговые свойства при движении вне дорог обеспечиваются применением самоблокируюшихся или блокируемых дифференциалов. При этом наиболее высокими тяговыми свойствами обладают автомобили со всеми ведущими колесами и с регулируемым давлением воздуха в шинах.

Видео: Как работает дифференциал?

ustroistvo-avtomobilya.ru

Разновидности межосевых дифференциалов

Виско-муфта

ТАКОЕ устройство является наиболее простой и дешевой разновидностью межосевого дифференциала. Оно состоит из нескольких перфорированных дисков, половина которых соединена с входным валом, а другая – с выходным. Корпус муфты заполнен специальной силиконовой жидкостью, в которую погружены все диски. Пока оба вала вращаются с одинаковой скоростью, жидкость никак не влияет на работу устройства. Но если один вал начинает крутиться быстрее другого (колеса передней или задней оси начинают проскальзывать), жидкость нагревается и быстро густеет, буквально “склеивая” диски. Таким образом оба вала и соответственно обе оси автомобиля оказываются механически связанными между собой.

Виско-муфта, так же как и “Torsen”, работает полностью автоматически, без вмешательства электроники. Тем не менее, даже несмотря на небольшую стоимость, на современных моделях подобное устройство используется не слишком часто. Дело в том, что у виско-муфты есть несколько серьезных недостатков. В штатных режимах движения она блокируется не на все 100% и срабатывает с заметным запаздыванием. То есть жидкость загустевает довольно быстро, но все же не мгновенно, а только спустя некоторое время после начала пробуксовки. К примеру, для внедорожников это может привести к печальным последствиям. Ведь пока сработает блокировка, буксующие колеса успеют закопаться в землю.

Зато при очень резком увеличении разности скоростей входного и выходного валов (например, когда колеса внезапно срываются в пробуксовку на льду) виско-муфта, наоборот, мгновенно полностью блокируется (это явление получило название “хампэффект”). В результате поведение автомобиля неожиданно для водителя кардинально меняется, что может быть очень опасно.

Поэтому виско-муфту, как правило, используют лишь на относительно недорогих полноприводных автомобилях (например “Suzuki Liana”), у которых весь крутящий момент двигателя поступает на передние колеса, а задние автоматически подключаются лишь при пробуксовке.

“Torsen”

ЧУВСТВИТЕЛЬНЫЙ к моменту – именно так расшифровывается аббревиатура “Torsen” (“Torque Sensing”). Это механическое устройство, представляющее собой разновидность обычного классического дифференциала, оснащенного червячными шестернями – сателлитами.

В силу особенности конструкции червячная передача может передавать момент только в одном, прямом направлении. Поэтому, как только один из выходных валов дифференциала начинает вращаться быстрее (например при проскальзывании колес какой-либо из осей), его сателлит, пытаясь провернуться в другую сторону, блокируется, и “лишний” крутящий момент перебрасывается на другой вал. Тем самым тяга двигателя направляется к оси, колеса которой на данный момент имеют лучшее сцепление с дорогой.

Существует несколько видов подобных устройств, различающихся прежде всего расположением червячных шестерен. В зависимости от конструкции дифференциал типа “Torsen” способен практически мгновенно передать на одну из осей автомобиля до 83% крутящего момента. Вдобавок он обладает очень важным достоинством – способностью работать полностью автоматически, без применения какой-либо управляющей электроники.

Благодаря такому набору свойств “Torsen” все чаще используется на дорогих спортивных моделях и современных внедорожниках. Причем в роли как межосевого, так и межколесного дифференциалов. Сегодня его можно встретить на самых разных машинах, начиная от “Alfa Romeo 159” и заканчивая “Audi Q7” или “Range Rover”. Но более широкое применение такого устройства, в том числе и на доступных моделях, пока сдерживается его высокой себестоимостью, обусловленной сложностью производства высокоточной механики.

“Haldex”

ЭТО НАЗВАНИЕ образовано от имени собственного шведской фирмы “Haldex”, первой в мире разработавшей и запатентовавшей дифференциал на основе многодисковой муфты с электронным управлением. В последнее время такие устройства становятся все более и более популярными. Причем подавляющее большинство автопроизводителей использует на своих моделях дифференциалы, произведенные непосредственно фирмой “Haldex”. Дело в том, что выпускаются такие муфты в виде единого узла, легко адаптируемого к установке практически на любой автомобиль.

По своей конструкции муфта “Haldex” отчасти похожа на виско-муфту, но отличается от нее принципом работы. В шведском устройстве блокировка производится не за счет изменения свойств залитой в корпус жидкости, а путем сжатия дисков с помощью управляемого электроникой гидропривода. Например, если датчики фиксируют, что один вал дифференциала начал вращаться быстрее, то блок управления немедленно дает команду электрическому насосу поднять давление в системе и прижать один диск к другому. Таким образом “Haldex” блокируется. А регулируя усилие сжатия дисков, электронный блок управляет и степенью блокировки муфты.

Относительно небольшая стоимость, минимальные запаздывания в работе и гибкость настроек – главные преимущества гидравлической многодисковой муфты типа “Haldex”. Поэтому на современных автомобилях такие устройства широко используются как совместно с обычным дифференциалом (для его блокировки), так и вместо него (к примеру, для подключения полного привода на многих внедорожниках). Такой трансмиссией, основанной на многодисковой гидравлической муфте, могут похвастать “Nissan X-Trail”, “Renault Koleos”, “VW Tiguan”, “Mitsubishi Outlander XL”, “Toyota RAV4”, “Audi TT”, “Audi A3”, “VW Golf 4Motion” и, естественно, все полно-приводные модели “Volvo”.

Альтернативные варианты

МНОГОДИСКОВЫЕ управляемые электроникой муфты выпускают не только в Швеции. Нестандартно подошли к созданию подобного устройства в компании BMW. Немецкая система “xDrive” (она используется на моделях “X5”, “X3”, а также полноприводных версиях автомобилей 3-й и 5-й серий) отличается тем, что диски в ней сжимает не гидравлика, а электромотор при помощи несложного рычажного механизма. По мнению баварцев, такая схема работает точнее и быстрее.

Также стоит упомянуть оригинальную муфту, созданную компанией “Borg Warner”. В ее конструкции используется не один, а два пакета дисков. Один из них отвечает непосредственно за передачу крутящего момента, а другой – обеспечивает плавную работу муфты.

Кстати, сегодня электронный блок управления муфтой нередко связывают с другими системами автомобиля. В результате получается активная трансмиссия, изменяющая свои характеристики в зависимости от режима движения машины. В этом случае электроника оценивает сигналы с множества датчиков (скорости, ускорений, поворота руля и т.д.) и регулирует блокировку муфты, тем самым направляя крутящий момент на те колеса, которые на данный момент обладают лучшим сцеплением с дорогой.

Впервые подобные активные трансмиссии появились на спортивных автомобилях, таких как “Mitsubishi Lancer Evolution”, но со временем их стали устанавливать и на другие модели. Правда, стоимость таких систем пока еще достаточно велика, и потому они используются в основном на дорогих автомобилях, например “Honda Legend” или “BMW X6”.

Автор

Юрий УРЮКОВ

Издание

Клаксон №10 2008 год

Фото

фото фирм-производителей

www.motorpage.ru

Виды и особенности работы автомобильного дифференциала

При вхождении транспортного средства в поворот, ведущая колесная пара имеет разнодлинную величину пути. Дабы избежать пробуксовки колес, они должны иметь разные скорости вращений. Именно эту функцию в автомобилях выполняет дифференциал.

Что это такое?

Дифференциал – это технически-сложное устройство, которое обеспечивает неодинаковую скорость вращения ведущим колесам, при равной величине усилия, подаваемого к ним. Если в трансмиссии предусмотрена одна ведущая колесная пара, тогда дифференциал располагают между обоими колесами, и он носит название «межколесный дифференциал». На транспортных средствах с полным приводом, он располагается между ведущими мостами, соответственно, называется «межосевой дифференциал». Заметим, что тяговое напряжение колеса находится в прямой зависимости от его радиуса и величины крутящего усилия.

Крутящий момент напрямую зависит от радиуса колеса и тягового усилия передаваемого ему дифференциалом. В случае отсутствия сцепления с дорожным покрытием либо нарушении пространственного положения колес крутящий момент невозможно правильно перераспределить, и о дальнейшем передвижении не может быть и речи. А все из-за того, что сателлит передает одинаковую величину крутящего момента обеим колесам ведущей пары, играя роль уравновешенного рычага. Когда у одного из колес отсутствует сцепление с дорогой, тогда оно имеет небольшую величину крутящего усилия, поэтому благодаря дифференциалу, находящееся на дороге колесо будет иметь такую же величину напряжения. Говоря проще, при прокруте одного колеса, на втором отсутствует тяговое усилие, в результате чего ухудшается проходимость транспортного средства.

Дабы повысить проходимость, была разработана специальная система частичной либо полной блокировки дифференциалов.

Ее работа оценивается коэффициентом блокировки (КБ), который рассчитывается из величин усилия, прилагаемого к отстающему колесу по отношению к опережающему. Когда на машине установлен симметричный дифференциал, то его КБ=1. Если же в конструкции используется дифференциальная система с повышенным трением, величина КБ может достигать 5. Чем выше это значение, тем более проходимым будет транспортное средство. Дифференциалы разделяются на следующие типы:

 1. Система полной блокировки

Зачастую такой тип дифференциала является прерогативой большегрузного транспорта и автомобилей повышенной проходимости, для улучшения динамических характеристик при движении в условиях бездорожья. В случае, когда его включение необходимо, достаточно нажать соответствующую клавишу. Очень важно вовремя отключить блокировку (перед выездом на трассу), иначе полуоси могут выйти из строя.

В качестве примера можно привести дифференциал автомобиля «Нива». Если вовремя не отключить систему, колеса будут продолжать вращаться с одинаковыми угловыми скоростями, что отрицательно отразится на управлении автомобилем, и послужит причиной повышенного износа покрышек.

 2. Вискомуфта

Специальная, состоящая из нескольких дисков муфта, величина передаваемого усилия в которой начинает увеличиваться с возрастанием разности скоростей. Такая система нашла широкое применение в простых конструкциях полноприводной трансмиссии либо играет роль блокиратора дифференциала.

Муфта имеет цилиндрическую конструкцию, которая заполнена специальной технической жидкостью. На свойствах этой жидкости и основано функционирование вискомуфты: с ростом ее температуры увеличивается вязкость и величина усилия. Помимо жидкости внутри муфты располагаются перфорированные диски, которые соединяются с ведомым и ведущим валами.

При стабильном прямолинейном движении скорость обеих валов примерно одинакова. Но, стоит колесам начать пробуксовывать, как скорость вращения входного вала значительно увеличится, силиконовый состав, взаимодействуя с дисками внутри муфты, начинает нагреваться, в результате чего произойдет большая передача усилия выходному валу, соответственно колеса начнут вращаться быстрее.

Ее основной недостаток – это продолжительное время, необходимое для того, чтобы вискомуфта включилась в работу. К тому же оптимальное ее устройство с желаемыми характеристиками подобрать очень сложно. По этой причине, большинство современных автопроизводителей не используют такую конструкцию дифференциальной системы в своих автомобилях.

3. Дифференциал Торсен

Такая дифференциальная система очень чувствительна к изменениям величины крутящего момента. Сателлиты дифференциальной передачи имеют перпендикулярное расположение относительно оси корпуса, и взаимодействуют друг с другом благодаря зубцам. Усилие с них на шестерни полуосей передается через червячную передачу. При вхождении в поворот шестерня полуоси отстающего колеса начинает приводить в движение взаимодействующий с ней сателлит, который агрегатируется со вторым сателлитом и вращает его, а уже он – шестерню полуоси.

Благодаря описанной системе колеса транспортного средства имеют разные скорости вращения, а сила трения, которая возникает во время работы червячной передачи при различной величине усилия на колесах, выступает в роли блокиратора дифференциала.

К минусам Торсена относится его сложная конструкция, которая к тому же еще и дорогостоящая. Ввиду этого возникают определенные трудности с ремонтов в случае поломки системы.

 4. Дифференциал Квайф

В его конструкции оба ряда сателлитов устанавливаются параллельно центральной части корпуса. Отметим, что располагаются они внутри закрытых отверстий корпуса. Взаимодействие сателлитов с полуосями осуществляется согласно сторон их расположения, то есть, правые сателлиты связаны с правой полуосью, а левые – приводят в движение левую. Помимо этого расположенные параллельно сателлиты связаны друг с другом через один.

Если на одно колесо передается меньше усилия, то скорость вращения шестерни его полуоси значительно меньше скорости вращения дифференциала. Далее шестерня начинает взаимодействовать со связанным с ней сателлитом, который передает это усилие на парный с ним сателлит, после чего – крутящий момент передается уже полуоси. Благодаря этому колеса при вхождении в поворот имеют разные скорости.

Из-за того, что колеса имеют различные величины крутящего момента, в винтовом соединении появляются всевозможные силы, которые начинают прижимать сателлиты с шестернями их торцевыми сторонами к разделителю, крышкам либо корпусу. Это вызывает силу трения, которая позволяет заблокировать дифференциал, в результате чего увеличивается тяговая сила транспортного средства и повышается его проходимость.

Добавим, что система Квайф (quaife) очень популярна при проведении тюнинга автомобилей. 

Видео работы дифференциала Торсен:

Видео работы Вискомуфты: 

autoportal.pro