Межколесный дифференциал принцип работы: Что такое дифференциал автомобиля — типы дифференциалов

Что такое дифференциал автомобиля — типы дифференциалов

При движении автомобиля в поворотах колёса ведущей оси проходят путь разной длины. Чтобы шины не проскальзывали, колёса должны вращаться с разными скоростями. Рассмотрим: что такое дифференциал и принцип его работы, какие бывают разновидности.

Что это такое

Дифференциал — механизм, позволяющий колёсам ведущей оси вращаться с разными скоростями и одинаковым, подводящимся к ним, крутящим моментом. В трансмиссии с одной ведущей осью дифференциал устанавливается между приводами колёс (межколёсный). В полноприводных авто он может находиться между ведущими осями (межосевой). Произведение силы тяги на радиус колеса даёт тот крутящий момент, который дифференциал должен передать на колёса. Когда сцепление с дорогой слабое или одно колесо вывешено, крутящий момент и сила тяги на колесе очень малы или отсутствуют, автомобиль не сможет продолжить движение. Это особенность дифференциала с коническими шестернями, получившего широкое распространение. Этот вид дифференциала называют симметричным, так как он поровну распределяет крутящий момент между колёсами.

Это происходит потому, что сателлит работает как равноплечий рычаг и передаёт только равные усилия к шестерням полуоси, а соответственно к ведущим колёсам. Если одно из колёс имеет малое сцепление с дорожным покрытием, то эффективный крутящий момент на нём небольшой. Соответственно симметричный дифференциал подведёт такое же усилие к другому колесу. Т.е., если одно колесо буксует, сила тяги на втором равна нулю, что отрицательно сказывается на проходимости.

Для её улучшения на автомобилях применяют полную или частичную блокировку дифференциалов, степень которой оценивают коэффициентом блокировки.

Коэффициент блокировки (Кб)

Соотношение крутящего момента на отстающем колесе к моменту на забегающем колесе. Его величина для симметричного дифференциала всегда равна 1, для дифференциалов повышенного трения от 1 до 5. Чем больше Кб, тем лучше проходимость автомобиля. При Кб = 3 момент на отстающем колесе будет в три раза больше, чем на буксующем. Но момент на колесе в эту секунду будет возможным от 20 до 70%, в зависимости от возможности блокирующего механизма.

Существует несколько видов дифференциалов.

Дифференциал с полной блокировкой

Принудительная блокировка дифференциала используется в основном на внедорожниках и грузовых машинах, для улучшения проходимости на бездорожье. Включается с помощью клавиши в салоне, по мере необходимости. Очень важно отключить блокировку при выезде на сухой грунт, во избежание поломки полуосей. Пример — блокировка межосевого дифференциала на ВАЗ-2121. Приводится в действие водителем принудительно. Угловые скорости колёс здесь всегда равны, что противоречит условиям движения автомобиля по кривой, приводит к износу резины и ухудшению управляемости по твёрдому покрытию.

Вискомуфта

Это многодисковая муфта, в которой передаваемый момент возрастает с увеличением разности скоростей ведущего и ведомого валов. Используется в упрощенных системах постоянного полного привода и в качестве блокирующего механизма дифференциалов.

Принцип работы вискомуфты

Основан на особых свойствах специальной силиконовой жидкости: при повышении температуры ее вязкость не понижается, как, например, у масла, а повышается. Вискомуфта представляет собой цилиндр, заполненный силиконовой жидкостью. Внутри его находится пакет из перфорированных дисков, соединенных через один соответственно с ведущим и ведомым валами. В полноприводной трансмиссии при нормальных условиях движения валы вращаются примерно с одинаковой скоростью: входной – под действием крутящего момента от основного ведущего моста, а выходной вращают колеса, с которыми он соединен. При буксовании колес основного ведущего моста входной вал вращается быстрее выходного (машина практически стоит), жидкость нагревается от трения о диски, и муфта начинает передавать больший момент на выходной вал.

Существенный недостаток вискомуфты: на срабатывание муфты требуется время, а оптимальную ее характеристику трудно подобрать. Поэтому многие производители отказываются от применения вискомуфты в пользу управляемых электроникой многодисковых сцеплений.

Торсен

От англ. TORQUE и «SENSING» — чувствительный к крутящему моменту . Сателлиты расположены в корпусе перпендикулярно его оси, объединены между собой попарно с помощью прямозубого зацепления, а с полуосевыми шестернями связаны червячным зацеплением. В повороте полуосевая шестерня, связанная с отстающим колесом, поворачивает входящий с ней в зацепление сателлит, он, в свою очередь, вращает второй сателлит и шестерню полуоси. Такой жесткой кинематической связью колёсам автомобиля обеспечивается возможность вращаться с разной скоростью. Силы трения, возникающие в червячном зацеплении от разности моментов на колёсах, осуществляют блокировку дифференциала. Недостаток конструкции – сложность изготовления, сборки агрегата в целом и ремонта.

Квайф

Сателлиты расположены в два ряда параллельно оси вращения корпуса. Причём они крепятся не на осях, а находятся в закрытых с обеих сторон отверстиях корпуса.

Правый ряд сателлитов (их может быть от 3 до 5) входит в зацепление с правой шестерней полуоси, левый — с левой. Кроме того, сателлиты из разных рядов зацепляются между собой через один. Когда одно из колёс начинает отставать, связанная с ним полуосевая шестерня начинает вращаться медленнее корпуса дифференциала и поворачивать входящий с ней в зацепление сателлит. Он передаёт движение связанному с ним сателлиту, а тот в свою очередь, на полуосевую шестерню. Так обеспечиваются разные обороты колёс в повороте.

Благодаря разности крутящих моментов на колёсах возникают силы трения, осуществляющие блокировку, что увеличивает силу тяги автомобиля, повышая его проходимость. Дифференциалы такого типа получили наибольшее распространение в тюнинге.

Правильный полный привод: victorborisov — LiveJournal

Удивительно, но факт — очень многие автовладельцы совершенно не разбираются в типах полноприводных трансмиссий. А ситуацию усугубляют автомобильные журналисты, которые сами с трудом разбираются в типах приводов и том, как они работают.

Самое серьезное заблуждение заключается в том, что многие до сих пор считают, что правильный полный привод должен быть обязательно постоянным, и категорически отвергают системы автоматически подключаемого полного привода. При этом автоматически подключаемый полный привод бывает двух типов, разделяемый по характеру работы: реактивные системы (включающиеся по факту пробуксовки ведущей оси) и превентивные (в которых передача момента на обе оси активируется по сигналу от педали газа).

Я расскажу про основные варианты полноприводных трансмиссий и покажу, что за электронно-управляемыми полноприводными трансмиссиями будущее.

Все примерно представляют как устроена трансмиссия автомобиля. Она предназначена для передачи крутящего момента от коленчатого вала двигателя на ведущие колёса. В трансмиссию входит сцепление, коробка передач, главная передача, дифференциал и приводные валы (кардан и полуоси). Важнейшим устройством в трансмиссии является дифференциал. Он распределяет подводимый к нему крутящий момент между приводными валами (полуосями) ведущих колёс и позволяет им вращаться с разной скоростью.

Для чего это нужно? При движении, в частности при поворотах, каждое колесо автомобиля движется по индивидуальной траектории. Следовательно все колёса автомобиля в поворотах вращаются с разной скоростью и проходят разные расстояния. Отсутствие дифференциала и жёсткая связь между колёсами одной оси приведёт к повышенной нагрузке на трансмиссию, неспособности автомобиля поворачивать, не говоря о таких мелочах, как износ шин.

Следовательно, для эксплуатации на дорогах с твёрдым покрытием любой автомобиль должен быть оснащен одним или несколькими дифференциалами. Для автомобиля с приводом на одну ось устанавливается один межколёсный дифференциал. А в случае полноприводного автомобиля необходимо уже три дифференциала. По одному на каждой оси, и одного центрального, межосевого дифференциала.

Чтобы подробнее понять принцип работы дифференциала, крайне рекомендую к просмотру документальное короткометражное кино Around the Corner снятое в 1937 году. За 70 лет в мире не смогли сделать более простое и понятное видео про работу дифференциала. Даже не обязательно знать английский язык.

Главный недостаток, а скорее особенность, работы свободного дифференциала известна всем — если на одном из ведущих колёс автомобиля будет отсутствовать сцепление (например, на льду или вывешенное на подьемнике), то автомобиль даже не сдвинется с места. Это колесо будет свободно вращаться с удвоенной скоростью, в то время как другое останется неподвижным. Таким образом, любой моноприводный автомобиль можно обездвижить если одно колёс ведущей оси потеряет сцепление с дорогой.

Если же взять полноприводный автомобиль с тремя обычными (свободными) дифференциалами, то его потенциальная способность передвигаться в пространстве может быть ограничена даже если ЛЮБОЕ из четырёх колёс потеряет сцепление с дорогой. То есть, если полноприводный автомобиль с тремя свободными дифференциалами поставить всего одним колесом на ролики/лёд/вывесить в воздухе — он не сможет сдвинуться с места.

Как сделать так, чтобы автомобиль смог передвигаться в этом случае? Очень просто — необходимо заблокировать один или несколько дифференциалов. Но мы помним, что жёсткая блокировка дифференциала (а по сути такой режим приравнивается к его отсутствию) неприменима к эксплуатации автомобиля на дорогах с твёрдым покрытием ввиду повышенных нагрузок на трансмиссию и неспособности поворачивать.

Поэтому при эксплуатации на дорогах с твёрдым покрытием необходима изменяемая степень блокировки дифференциала (речь сейчас в одновном про межосевой дифференциал) в зависимости от условий движения. А вот на бездорожье можно передвигаться хоть с полностью заблокированными всеми тремя дифференциалами.

Итак, в мире существует три основных типа решения полного привода:

Классическая полноприводная трансмиссия (в терминологии автопроизводителей обозначается как full-time) имеет три полноценных дифференциала, поэтому такой автомобиль в любых режимах движения имеет привод на все 4 колеса. Но как я уже писал выше, если хоть одно из колёс потеряет сцепление с дорогой — автомобиль потеряет способность передвигаться. Следовательно такому автомобилю обязательно нужна блокировка дифференциала (полная или частичная). Самое популярное решение, практикуемое на классических внедорожниках — механическая жесткая блокировка межосевого дифференциала с распределением момента по осям в пропорции 50:50. Это позволяет существенно повысить проходимость автомобиля, но с жестко заблокированным межосевым дифференциалом нельзя ездить по дорогам с твёрдым покрытием. Опционально внедорожные автомобили могут иметь дополнительную блокировку заднего межколёсного дифференциала.

В трансмиссии Full-time присутствует три дифференциала A,B и С. А в part-time межосевой дифференциал A отсутствует и его заменяет механизм жесткого подключения второй оси вручную.

Одновременно с этим появилось отдельное направление механически подключаемого полного привода (Part-time). У такой схемы полностью отсутствует межосевой дифференциал, а на его месте находится механизм подключения второй оси. Такая трансмиссия обычно применяется на недорогих внедорожниках и пикапах. В результате, на дорогах с твёрдым покрытием такой автомобиль может эксплуатироваться только с приводом на одну ось (обычно заднюю). А для преодоления сложных участков на бездорожье водитель вручную включает полный привод путём жесткой блокировки передней и задней оси между собой. В результате момент передаётся на обе оси, но не стоит забывать о том, что на каждой из осей продолжает оставаться свободный дифференциал. Это значит, что при диагональном вывешивании колёс, автомобиль никуда не поедет. Решить эту проблему можно только с помощью блокировки одного из межколёсных дифференциалов (в первую очередь заднего), поэтому некоторые модели внедорожников имеют самоблокирующийся дифференциал на задней оси.

И самое универсальное и популярное в настоящее время решение — автоматически подключаемый полный привод (A-AWD — Automatic all-wheel drive, часто обозначаемый просто как AWD). Конструктивно такая трансмиссия очень похожа на подключаемый полный привод (part-time), у которой отсутствует межосевой дифференциал, а для подключения второй оси используется гидравлическая или электромагнитная муфта. Степень блокировки муфты обычно управляется электроникой и существует два механизма работы: превентивный и реактивный. О них чуть ниже в подробностях.

В трансмиссии межосевой дифференциал отсутствует, из коробки передач выходит два вала, один на переднюю ось (со своим дифференциалом), другой — на заднюю, к муфте.

Важно понимать, что для максимально эффективной полноприводной трансмиссии (независимо от того, full-time это или a-awd) требуется наличие переменной блокировки межосевого дифференциала (муфты) в зависимости от дорожных условий (про межколёсные дифференциалы отдельный разговор, не в рамках этой статьи). Для этого существует несколько способов. Самые популярные из них: вязкостная муфта, шестерёнчатый самоблокирующийся дифференциал, электронное управление блокировкой.

1. Вязкостная муфта (дифференциал с такой муфтой называется VLSD — Viscous Limited-slip differential) самый простой, но при этом малоэффективный способ блокировки. Это простейшее механическое устройство, которое передаёт вращающий момент посредством вязкой жидкости. В случае, когда скорость вращения входящего и выходящего вала муфты начинает различаться, вязкость жидкости внутри муфты начинает увеличиваться вплоть до полного затвердевания. Таким образом происходит блокировка муфты и распределение крутящего момента поровну между осями. Недостатком вязкостной муфты является слишком большая инерционность в работе, это не критично на дорогах с твёрдым покрытием, но практически исключает возможность её применения для эксплуатации на бездорожье. Также существенным недостатком является ограниченный срок службы, и как следствие к пробегу в 100 тысяч километров вязкостная муфта обычео перестаёт выполнять свои функции и межосевой дифференциал становится постоянно свободным.

Вязкостные муфты в настоящее время иногда применяют для блокировки заднего межколёсного дифференциала на внедорожниках, а также в качестве блокировки межосевого дифференциала на автомобилях Subaru с механической коробкой передач. Раньше были случаи применения вязкостной муфты для подключения второй оси в системах с автоматически подключаемым полным приводом (автомобили Toyota), но от них отказались ввиду крайне низкой эффективности.

2. К шестерёнчатым самоблокирующимся дифференциалам относится известный дифференциал Torsen. Его принцип основан на свойстве червячной или косозубой передачи «заклинивать» при определённом соотношении крутящих моментов на осях. Это дорогостоящий и технически сложный механический дифференциал. Применяется на очень большом количестве полноприводных автомобилей (практически все модели Audi с полным приводом) и не имеет ограничений по использованию на дорогах с твердым покрытием или на бездорожье. Из недостатков следует иметь ввиду, что при полном отсутствии сопротивления вращению на одной из осей — дифференциал остаётся в разблокированном состоянии и автомобиль не в состоянии сдвинуться с места. Именно поэтому автомобили с дифференциалом Torsen имеют серьезную «уязвимость» — при полном отсутствии сцепления на ОБОИХ колёсах одной оси автомобиль не в состоянии сдвинуться с места. Именно этот эффект можно увидеть в этом видео. Поэтому, на новых моделях Audi в настоящее время применяется дифференциал на коронных шестернях с дополнительным пакетом фрикционов.

3. К электронному управлению блокировкой относятся как простые способы притормаживания буксующих колёс с помощью штатной тормозной системы, так и сложные электронные устройства управляющие степенью блокировки дифференциала в зависимости от дорожной обстановки. Их преимущество заключается в том, что вязкостная муфта и самоблокирующийся дифференциал Torsen являются полностью механическими устройствами, без возможности вмешательства электроники в их работу. А именно электроника способна моментально определять на каком из колёс автомобиля требуется крутящий момент и в каком количестве. Для этих целей используется комплекс электронных датчиков — датчики вращения на каждом колесе, датчик положения руля и педали газа, а также акселерометр, фиксующий продольные и поперечные ускорения автомобиля.

При этом хочу заметить, что система имитации блокировки дифференциала на основе штатной тормозной системы зачастую оказывается не настолько эффективной, чем непосредственная блокировка дифференциала. Обычно имитация блокировки с помощью тормозной системы применяется вместо межколёсной блокировки и в настоящее время применяется даже на автомобилях с приводом на одну ось. Примером электронно-управляемой блокировки межосевого дифференциала может быть полноприводная трансмиссия VTD, применяемая на автомобилях Subaru с пятиступенчатой автоматической коробкой передач, или же система DCCD, применяемая на Subaru Impreza WRX STI, а также Mitsubishi Lancer Evolition с активным центральным дифференциалом ACD. Это самые совершенные полноприводные трансмиссии в мире!

Теперь перейдём к главному предмету обсуждения — трансмиссии с автоматически подключаемым полным приводом (a-awd). Технически наиболее простой и недорогой способ реализации полного привода. В том числе его преимущество заключается в возможности использования поперечной компоновки двигателя в моторном отсеке, но существуют варианты его применения и при продольном расположении двигателя (например, BMW xDrive). В такой трансмиссии одна из осей является ведущей и на неё в обычных условиях обычно приходится большая часть крутящего момента. Для автомобилей с поперечным расположением двигателя это передняя ось, с продольным — соответственно задняя.

Главный недостаток такого типа трансмиссии заключается в том, что колёса на подключаемой оси физически не могут вращаться быстрее, чем колёса «основной» оси. То есть для автомобилей, где муфта подключает заднюю ось пропорция распределения момента по осям колеблется в диапазоне от 0:100 (в пользу передней оси) до 50:50. В случае, когда «основная» ось задняя (например, система xDrive), часто номинальное соотношение момента по осям устанавливают с небольшим смещением в пользу задней оси, для улучшения поворачиваемости автомобиля (например, 40:60).

Всего существует два механизма работы автоматически подключаемого полного привода: реактивный и превентивный.

1. Реактивный алгоритм работы подразумевает блокировку муфты, отвечающей за передачу момента на вторую ось, по факту пробуксовки колёс на ведущей оси. Это усугублялось огромными задержками в подключении второй оси (в частности по этой причине не прижились вязкостные муфты в таком типе трансмиссии) и приводило к неоднозначному поведению автомобиля на дороге. Такая схема стала массово применятся на изначально переднеприводных автомобилях с поперечным расположением двигателя.

В поворотах работа реактивной муфты выглядит так: В нормальных условиях практически весь крутящий момент передаётся на переднюю ось, и автомобиль по сути является переднеприводным. Как только наступает разность вращения колёс на передней и задней оси (например, в случае сноса передней оси) межосевая муфта блокируется. Это приводит к внезапному появлению тяги на задней оси и недостаточная поворачиваемость сменяется избыточной. В результате подключения задней оси происходит стабилизация скоростей вращения передней и задней оси (муфта же заблокировалась) — муфта снова разблокируется и автомобиль сновится переднеприводным!

На бездорожье ситуация лучше не становится, по сути это обыкновенный переднеприводный автомобиль, на котором момент включения задней оси определяется пробуксовкой передних колёс. Именно по этой причине многие кроссоверы с таким типом привода на бездорожье совершенно не способны двигаться задним ходом. И на такой трансмиссии особенно хорошо ощущается момент подключения задней оси. При этом на дорогах с твёрдым покрытием автомобиль всегда остаётся переднеприводным.

В настоящее время такой алгоритм работы автоматически подключаемого полного привода используется редко, в частности это кроссоверы Hyundai/Kia (кроме новой системы DynaMax AWD), а также автомобили Honda (система Dual Pump 4WD). На практике такой полный привод совершенно бесполезен.

2. Муфта с превентивной блокировкой работает иначе. Её блокировка происходит не по факту пробуксовки колёс на «основной» оси, а заранее, в тот момент когда требуется тяга на всех колёсах (скорость вращения колёс вторична). То есть блокировка муфты происходит в тот момент, когда вы нажимаете на газ. Также учитываются такие вещи, как угол поворота руля (при сильно вывернутых колёсах степень блокировки муфты снижается, чтобы не нагружать трансмиссию).

Запомните, для подключения задней оси не требуется пробуксовка передней! Блокировка муфты автоматически подключаемого полного привода в первую очередь определяется положением педали газа. В обычных условиях на заднюю ось передаётся около 5-10% крутящего момента, но как только вы нажимаете на газ — муфта блокируется (вплоть до полной блокировки).

Серьезная ошибка, которую уже не первый год допускают автомобильные журналисты — нельзя путать алгоритмы работы автоматически подключаемого полного привода. Система автоматически подключаемого полного привода с превентивной блокировкой постоянно передаёт момент на все 4 колеса! Для неё не существует такого понятия, как «внезапное подключение задней оси».

К муфтам с превентивной блокировкой относятся Haldex 4 (моя отдельная статья по теме здесь) и 5 поколения, муфты Nissan/Renault, Subaru, система BMW xDrive, Mercedes-Benz 4Matic (для поперечно установленных двигателей) и многие другие. У каждой марки свои алгоритмы работы и особенности управления, это следует иметь ввиду при сравнительном анализе.

Так выглядит муфта подключения передней оси в системе BMW xDrive

Также следует особое внимание обращать на навыки управления автомобилем. Если водитель не знаком с принципами управления автомобилем на дороге и в частности с тем, как нужно проходить повороты (я писал об этом совсем недавно), то с очень большой вероятностью он не сможет поставить автомобиль с системой автоматически подключаемого привода боком, в то время как у него это элементарно получится сделать на полноприводном автомобиле с тремя дифференциалами (отсюда ошибочные заключения, что только Subaru может ехать боком). Ну и конечно не стоит забывать, что количество тяги на осях регулируется педалью газа и углом поворота руля (в том числе, как я уже писал выше — при сильно вывернутых колёсах муфта полностью не заблокируется).

Схема работы муфты Haldex 5 поколения, полностью управляемая электроникой (напомню, Haldex 1,2 и 3 поколений имел в конструкции дифференциальный насос, который приводился в действие разницей во вращении входящего и выходящего вала). Сравните с безумно сложной конструкцией муфты Haldex 1 поколения.

Кроме этого, практически всегда такие системы дополнены электронной имитацией блокировки межколёсных дифференциалов с помощью тормозной системы. Но следует иметь ввиду, что она тоже имеет свои особенности работы. В частности она работает только в определённом диапазоне оборотов. На низких оборотах она не включается, чтобы не «задушить» двигатель, а на высоких — чтобы не сжечь колодки. Поэтому нет смысла загонять тахометр в красную зону и надеяться на помощь электроники, когда автомобиль застрял. Про применении на бездорожье системы с гидравлической муфтой имеют более высокую стойкость к перегреву, чем фрикционные электромагнитные муфты. В частности, Land Rover Freelander 2/Range Rover Evoque может быть примером автомобиля с автоматически подключаемым полным приводом на основе муфты Haldex 4 поколения и очень впечатляющими способностями на бездорожье.

Что в итоге? Не нужно бояться систем автоматически подключаемого полного привода с превентивной блокировкой. Это универсальное решение как для дорожной эксплуатации, так и эпизодической эксплуатации на бездорожье средней сложности. Автомобиль с такой системой полного привода адекватно управляется на дороге, имеет нейтральную поворачиваемость и всегда остаётся полноприводным. И не верьте рассказам про «внезапное подключение задней оси».

Дополнение: Очень важный для понимания вопрос, это распределение крутящего момента по осям. Рекламные материалы автопроизводителей часто вводят в заблуждение и ещё больше запутывают в понимании принципов работы полноприводной трансмиссии. Первое, что необходимо запомнить — крутящий момент существует только на тех колёсах, у которых есть сцепление с поверхностью. Если колесо висит в воздухе, то несмотря на тот факт, что оно свободно вращается двигателем, крутящий момент на нём равен НУЛЮ. Во-вторых, не путайте проценты передаваемого крутящего момента на ось и пропорцию распределения крутящего момента по осям. Это важно для систем автоматически подключаемого полного привода, т.к. отсутствие центрального дифференциала лимитирует максимально возможное распределение момента по осям в соотношении 50/50 (то есть физически невозможно, чтобы соотношение было больше в сторону подключаемой оси), но при этом на каждую ось может передаваться до 100% крутящего момента. В том числе и подключаемую. Это обьясняется тем, что в случае, если на одной оси нет сцепления, то и момент на ней равен нулю. Следовательно все 100% момента будут на подключаемой муфтой оси, при этом соотношение распределения момента по осям всё равно будет 50/50.

Автомобильный дифференциал: устройство, неисправности и методика выбора

В технической документации полноценных внедорожников, некоторых кроссоверов и полноприводных городских автомобилей имеется фраза «блокировка дифференциала». Разберемся, что это такое, какое его назначение в машине, как он работает, а также как подобрать новый взамен вышедшего из строя.

Что такое дифференциал машины

Дифференциал в автомобиле это элемент трансмиссии. Он обеспечивает независимое вращение ведущих колес, но при этом передает на каждое из них одинаковый крутящий момент.

Данный элемент особенно важен для стабильности автомобиля на виражах. Из физики нам известно, что при повороте колесо, находящееся на внутренней части полукруга проходит меньший путь, чем колесо, которое находится на внешней стороне круга. В случае с ведомыми колесами это вообще не ощущается.

Что же касается ведущих колес, то если бы в трансмиссии не было дифференциала, на виражах любой автомобиль значительно терял бы в стабильности. Проблема в том, что внешнее и внутреннее колеса на повороте должны вращаться с разной скоростью, чтобы сохранялось сцепление с дорожным покрытием. В противном случае одно из колес либо скользило бы, либо пробуксовывало.

Дифференциал устанавливается на ведущую ось. В случае с автомобилями с полным приводом (класс SUV или 4х4) этот механизм имеется на всех осях.

В некоторых автомобилях выполняется заварка дифференциала специально для того, чтобы автомобиль дрифтовал. Примером тому служат поноприводные раллийные машины, имеющие заваренный дифференциал. Однако для обычной городской езды лучше использовать заводской или, как его еще называют, открытый дифференциал.

История создания и назначение дифференциала

Конструкция дифференциала появилась практически одновременно с началом производства транспортных средств, оснащенных двигателем внутреннего сгорания. Разница была лишь в пару лет.

Первые машины были настолько нестабильными на поворотах, что инженерам пришлось ломать голову над тем, как бы передать одинаковую тягу на ведущие колеса, но при этом сделать так, чтобы они могли вращаться с разными скоростями на виражах.

Хотя нельзя сказать, что сам механизм был разработан после появления автомобилей с ДВС. Дело в том, что для решения управляемости первых авто была позаимствована разработка, которая до того применялась на паровых повозках.

Сам механизм был разработан инженером из Франции – Онесифором Пеккёром в 1825-м году. Работу над проскальзывающим колесом в машине продолжил Фердинанд Порше. При сотрудничестве его компании вместе с ZF AG (Friedrichshafen) был разработан кулачковый дифференциал (1935 год).

Массовое применение LSD-дифференциалов началось, начиная с 1956 года. Технологией пользовались все автопроизводители, так как она открывала новые возможности для четырехколесного транспорта.

Устройство дифференциала

За основу дифференциала был взят редуктор с планетарной передачей. Простой редуктор состоит из двух шестерен, которые имеют разное количество зубьев одинакового размера (для постоянного зацепления).

Когда вращается большая шестеренка, меньшая выполняет больше оборотов вокруг своей оси. Планетарная модификация обеспечивает не только передачу крутящего момента на приводную ось, но и преобразует его так, чтобы скорости ведущего и ведомого валов были разными. Помимо обычно шестеренчатой передачи в планетарных редукторах применяется несколько дополнительных элементов, которые взаимодействуют с тремя основными.

Дифференциал использует весь потенциал редукторов планетарного типа. Благодаря тому, что такой механизм имеет две степени свободы и позволяют менять передаточное число, такие механизмы оказались эффективными для обеспечения стабильности ведущих колес, вращающихся с разной скоростью.

В устройство дифференциала входят:

• Корпус или чашка дифференциала. В нем закреплена вся планетарная передача и шестерни;
• Шестерни полуосей (чаще всего используется солнечный тип). Принимают крутящий момент от сателлитов и передают на ведущие колеса;
• Ведомая и ведущая шестерни главной передачи;
• Сателлиты. Выполняют функцию шестерен планетарного механизма. Если автомобиль легковой, то таких деталей в одном механизме будет два. У внедорожников и грузовиков планетарная передача имеет 4 сателлита.

Схема работы дифференциала

Существует две разновидности подобных механизмов – это симметричный и несимметричный дифференциал. Первая модификация способна передавать крутящий момент на полуоси в равной степени. На их работу не влияют угловые скорости ведущих колес.

Вторая модификация обеспечивает регулировку крутящего момента между колесами ведущей оси, если они начинают вращаться с разной скоростью. Нередко такой дифференциал устанавливается между осями полноприводного транспорта.

Подробней о режимах работы дифференциала. Механизм по-разному срабатывает при таких ситуациях:

• Машина прямо едет;
• Автомобиль выполняет маневр;
• Ведущие колеса начинают буксовать.

Вот как действует дифференциал:

При прямолинейном движении

Когда машина едет прямо, сателлиты просто являются связующим звеном между осевыми шестернями. Колеса автомобиля вращаются с одинаковой скоростью, поэтому чашка вращается, как единая труба, которая соединяет обе полуоси.

Крутящий момент распределяется между двумя колесами равномерно. Обороты колес соответствуют оборотам ведущей шестерни.

При повороте

Когда машина выполняет маневр, колесо, находящееся во внешнем радиусе поворота, совершает больше оборотов, чем то, что находится на внутреннем радиусе поворота. Внутреннее колесо сталкивается с большим сопротивлением, так как крутящий момент для внешнего колеса увеличивается, а дорога не позволяет ему вращаться с соответствующей скоростью.

В этом случае вступают в игру сателлиты. Шестерня внутренней полуоси замедляется, из-за чего планетарная передача в чашке начинает вращение в противоположную сторону. Такой механизм позволяет сохранить стабильность авто даже на крутых и затяжных поворотах. Также он предотвращает чрезмерный износ покрышки замедляющегося колеса.

При пробуксовке

Третья ситуация, в которой оказывается полезным дифференциал – пробуксовка одного из колес. Такое, например, случается, когда машина попадает в грязь или движется по гололеду. В этом режиме дифференциал работает по совершенно иному принципу, чем во время поворота.

Дело в том, что при пробуксовке вывешенное колесо начинает свободно вращаться, что приводит к потере крутящего момента на то колесо, которое имеет достаточное сцепление с дорожным покрытием. Если бы дифференциал работал в режиме поворота, попав в грязь или на гололед, автомобиль вообще остановился бы, так как тяга вообще пропала бы.

Чтобы устранить подобную проблему, инженерами был разработан блокируемый дифференциал. О его работе поговорим немного позже. Прежде стоит рассмотреть существующие модификации дифференциалов и их отличия.

Типы дифференциалов

Если автомобиль имеет одну ведущую ось, то он будет оснащен межколесным дифференциалом. В полноприводном ТС используется межосевой дифференциал. На переднеприводных машинах такой механизм также называется передний дифференциал, а модели в заднеприводных авто называются задним дифференциалом.

Данные механизмы распределяются на три категории по типу зубчатых передач:

• Конический дифференциал;
• Червячный дифференциал;
• Цилиндрический дифференциал.

Различаются они между собой формой главной и осевых шестерен. Конические модификации устанавливаются в переднее- и заднеприводных машинах. Цилиндрические применяются в полноприводных моделях, а червячные подходят для любых типов трансмиссий.

В зависимости от модели автомобиля и дорожной обстановки, в которой эксплуатируется транспортное средство, полезными окажутся следующие типы дифференциалов:

1. Механическая блокировка;
2. Самоблокирующийся дифференциал;
3. Электроблокировка.

Механически блокируемые дифференциалы

В этой модификации сателлиты блокируются самим водителем при помощи специальных переключателей на колесах. Когда машина совершает прямолинейное движение или поворачивает, дифференциал работает в обычном режиме.

Как только авто попадает на дорогу с нестабильным покрытием, например, заезжает в лес с грязью или на заснеженную дорогу, водитель переводит рычаги в нужное положение, благодаря чему работа сателлитов блокируется.

В таком режиме планетарная передача не работает, и автомобиль в принципе оказывается без дифференциала. Все ведущие колеса вращаются с одинаковой скоростью, что предотвращает пробуксовку, а тяга сохраняется на всех колесах.

Подобные механизмы имеют более простое устройство и устанавливаются на некоторых бюджетных внедорожниках, как например, в отечественных УАЗах. Так как при медленном движении по грязи покрышки не изнашиваются чрезмерно, подобная конструкция не вредит шинам авто.

Самоблокирующийся дифференциал

В этой категории несколько разновидностей механизмов. Примером подобных устройств являются:

• LSD. В таких редукторах при чрезмерно высоком вращении одной из полуосей происходит автоматическая блокировка сателлитов. Это предотвращает потерю тяги у стабильного колеса;
• Вязкостная муфта. В таких дифференциалах используется вязкое вещество на основе силикона. В прохладном состоянии она сохраняется в жидком состоянии. Как только она начинает нагреваться и перемешиваться, свойства вещества меняются, и оно приобретает клейкую структуру, что увеличивает его вязкость. Эта характеристика увеличивается с повышением разницы во вращении полуосей. Вискомуфты имеют несколько существенных недостатков. Во-первых, они не ремонтируются. Когда вещество теряет свои свойства, весь блок нуждается в замене. Во-вторых, блокировка происходит при сильной пробуксовке колеса, поэтому машина не всегда эффективно справляется с бездорожьем. Несмотря на эти недостатки, механизм отличается бюджетной ценой. Большинство недорогих кроссоверов оснащаются именно такими дифференциалами.
• Torsen. В торсенах используется червячная блокировка. Когда коэффициент крутящего момента на одной полуоси повышается или понижается в соотношении со второй полуосью, срабатывает блокировка. Такая технология применяется, например, на автомобилях Audi. Устройство также можно отнести к категории механически блокируемых механизмов. Оно считается самым надежным среди всех разновидностей дифференциалов и отличается своей простотой. По этой причине они имеют высокую стоимость.

Электроблокировка

Такие дифференциалы связаны с электроникой автомобиля. Они считаются самыми дорогими, так как имеют сложное строение и привод блокировки. Данный механизм связан с ЭБУ автомобиля, который получает данные от систем, следящих за вращением колес, например,ABS. В некоторых автомобилях можно отключить автоматическую блокировку. Для этого на панели управления имеется специальная кнопка.

Преимущество электронных вариантов в том, что они позволяют установить несколько степеней блокировки. Еще один плюс таких механизмов в том, что они отлично помогают справиться с избыточной поворачиваемостью. В таких моделях крутящий момент подается на шестерню полуоси, которая вращается с меньшей скоростью.

Подробнее о блокировке дифференциала

Любой межколесный дифференциал имеет существенный недостаток – крутящий момент автоматически подается на колесо, которое вращается сильнее. Из-за этого второе колесо, которое имеет достаточное сцепление с дорогой, теряет тягу. По этой причине такой редуктор не даст возможности самостоятельно выбраться из грязи или сугроба.

Как уже было сказано раньше, проблема решается блокировкой сателлитов. Существует два режима блокировки:

• Полная блокировка осуществляется благодаря тому, что все элементы редуктора имеют жесткую сцепку. Благодаря этому колесо с наилучшим сцеплением с дорогой получает достаточный крутящий момент;
• Частичная блокировка возможна благодаря изменению коэффициента блокировки. Когда автомобиль едет по прямой, этот коэффициент равняется 1. Как только в симметричном дифференциале происходит блокировка сателлитов, этот коэффициент меняется на значение от 3 до 5. В этом случае пробуксовывающее колесо продолжает вращаться, но на него поступает уже меньший крутящий момент.

Вот видео о том, зачем блокируют дифференциал:

Зачем блокируют дифференциал на внедорожниках, и что это такое

Watch this video on YouTube

Неисправности дифференциалов

Учитывая, что в конструкции любого дифференциала используется взаимодействие шестерен и осей, такой механизм подвержен быстрому износу и поломкам. На элементы планетарного механизма оказывается серьезная нагрузка, поэтому без должного обслуживания они быстро выйдут из строя.

Хотя шестерни изготавливаются из прочных материалов, на механизм стоит обратить внимание, если при езде увеличился шум, стук и вибрации, которых раньше не было. Также тревожный момент – течь смазки. Хуже всего, если механизм заклинивает. Однако при должном обслуживании такое происходит крайне редко.

В автосервис нужно обратиться, как только появляется течь масла из корпуса редуктора. Производить проверку узла можно и самостоятельно. Помимо визуального осмотра после поездки можно проверить температуру масла в картере редуктора. При нормальной работе механизма этот показатель будет составлять около 60 градусов. Если дифференциал нагревается намного сильнее, значит стоит обратиться за консультацией к специалисту.

В рамках планового обслуживания следует проверять уровень смазки и ее качество. Каждый производитель масла для трансмиссии устанавливает свой регламент по его замене. Не стоит игнорировать эту рекомендацию, так как в масле могут находиться мелкие абразивные частицы, которые будут портить зубья шестерен, а также разрушать масляную пленку, предотвращающую трение металлических деталей.

Если в результате визуального осмотра было замечено подтекание центрального дифференциала или наблюдается похожая проблема у аналогов переднеприводного авто, следует заменить сальник.  Снижение уровня смазки приводит к повышенному трению деталей, что значительно сокращает рабочий ресурс устройства. Работа редуктора на сухую приводит в негодность сателлиты, подшипник и осевые шестерни.

Самостоятельную диагностику дифференциала проводят следующим образом. Вначале поддомкрачивают ведущую ось авто. Коробка передач переводится в нейтральное положение. Одно колесо вращается сначала в одну, а затем в другую сторону. Та же процедура делается со вторым колесом.

При исправном дифференциале вращение колес будет происходить без люфта и шума. Также некоторые неисправности можно устранить самостоятельно. Для этого редуктор снимают, разбирают и промывают все его элементы в бензине (чтобы выявить дефектные места). Во время выполнения этой процедуры можно обнаружить люфт сателлитов и выработку на шестернях.

Изношенные элементы удаляют, а вместо них производится установка новых деталей. В основном замене подлежат сателлиты, подшипники и сальники, так как они быстрее выходят из строя. Регулировка сателлитов проводится путем подбора шестерен с минимальным зазором между зубьями.

Вот еще одно видео о том, как регулировать преднатяг подшипника дифференциала:

Поиск нового дифференциала

Несмотря на то, что межколесный или центральный дифференциал легко найти на рынке автозапчастей, его стоимость достаточно высока (новая деталь может стоить от сотни до тфсячи долларов). По этой причине большинство автомобилистов редко соглашаются на полную замену механизма.

Новый механизм или его отдельные элементы можно найти так же, как и обычные автозапчасти. Легче всего прийти в магазин и попросить конкретную деталь для данного автомобиля. Однако это действует в случае, если автомобиль не модернизировался. В противном случае деталь подбирается по коду узла или по модели авто, из которого была снята запчасть.

Лучше всего искать деталь по данным автомобиля, а не по коду изделия, так как эти символы можно найти только после демонтажа механизма. Данный узел имеет очень много модификаций. Даже для одной и той же марки машины могут использоваться разные дифференциалы.

Учитывая этот момент, крайне сложно найти идеальный аналог с другого автомобиля. Что же касается покупки дифференциала на вторичном рынке, то это оставлено на страх и риск самого автовладельца, так как разобрать и проверить состояние детали никто не даст. Это увеличивает риск купить сильно изношенный механизм.

Подводя итог, стоит сказать, что без дифференциала невозможно создать безопасный и эффективный автомобиль, хотя любители покрутить пятаки на сухом асфальте с этим поспорят.

ПОХОЖИЕ СТАТЬИ

Принцип работы дифференциала повышенного трения

Назначение

Итак, для чего нужен данный механизм? Самый простой дифференциал способен распределять мощность или крутящий момент между двух колес одинаково, равномерно. Если одно колесо буксует и не может зацепиться за дорожное полотно, то крутящий момент на втором колесе будет равным нулю. Усовершенствованные модели, а подавляющее их большинство – это дифференциалы с механизмом самоблока, оснащены системой, блокирующей вывешенную полуось. Тогда крутящий момент распределяется так, чтобы максимальная мощность была на колесе, которое сохранило хорошее сцепление с дорогой.

Дифференциал “Торсен” – это наиболее оптимальное решение для полноприводного автомобиля, эксплуатируемого по большей части в тяжелых условиях. “Торсен” – это не фамилия разработчика, а аббревиатура. Это означает чувствительность к вращательному моменту или Torque Sensing.

Особенности вязкостной муфты

Представляет собой многодисковый механизм, где передающий момент увеличивается в связи с повышением разности в скорости вращения двух валов: ведущего и ведомого. Обычно такая схема актуальна для транспортных средств с полным постоянным приводом.

В основу работы вискомуфты для блокировки дифференциала на ВАЗ (или другого автомобиля) положено особенное свойство силиконовой жидкости. Если, к примеру, у масла при повышении температуры вязкость снижается, то здесь все наоборот – этот параметр тоже увеличивается. Сам механизм выглядит как цилиндр, где располагается набор перфорированных дисков, которые соединены с обоими валами. Также корпус заполнен этой жидкостью. На входной вал действует крутящий момент от двигателя через ведущий мост, а выходной отвечает за вращения колес.

При нормальном движении транспортного средства оба вала вращаются с одинаковой скоростью. Но стоит только одному из колес начать буксовать, входной вал основного главного моста вращается быстрее выходного. Вследствие трения о диски жидкость нагревается, что в итоге способствует передаче большей мощности на выходной вал.

Но, как и обычный дифференциал, вискомуфта тоже обладает недостатком. Для срабатывания механизма нужно определенное количество времени. К тому же, оптимальные параметры очень сложно подобрать. По этой причине большинство производителей предпочитают не иметь дело с подобным механизмом.

Устройство

Данный механизм устроен из привычных элементов – устройство аналогично любому планетарному узлу. Можно выделить основные детали – это корпус, червячные шестерни, сателлиты.

Что касается общей концепции, то здесь не очень много отличий, если сравнивать с обыкновенными механизмами. Корпус жестко крепится на ведущем узле трансмиссии. Внутри корпуса установлены сателлиты. Они закреплены на специальных осях. Сателлиты находятся в жестком зацеплении с шестернями полуосей. Шестеренки полуосей закреплены на валы, на которые и передается крутящий момент.

А теперь что касается непосредственно механизма “Торсен”. В данном узле шестерня полуосей имеет винтовые зубья. Это не что иное, как традиционный червячный вал.

Сателлиты представляют собой пару косозубых шестерен. Один элемент этой пары формирует с шестерней полуоси червячную пару. Пара шестеренок-сателлитов может взаимодействовать и между собой за счет прямозубого зацепления. В конструкции имеется целых три сателлита, каждый из которых представляет пару шестерен.

Смотреть галерею

Принцип действия

Давайте посмотрим, как работает дифференциал “Торсен”. Рассмотрим это на примере межколесного узла. Когда пара ведущих колес двигается прямолинейно, то они оба сталкиваются с одинаковым сопротивлением. Поэтому механизм распределяет крутящий момент равномерно между обеими колесами. При движении прямо сателлиты не задействованы, и усилие передается непосредственно от чашки к полуосевым шестерням.

Когда машина входит в поворот, то внутреннее колесо испытывает большее сопротивление и скорость его снижается. Червячная пара внутреннего колеса начинает работать. Шестеренка полуоси вращает сателлитную шестерню. Последняя передает крутящий момент ко второй шестерне полуоси. Тем самым увеличивается усилие на внешнем колесе. Так как разница крутящего момента на двух сторонах невелика, то трение во второй червяной паре тоже невысокое. В данном случае самоблокировки не произойдет. Вот на этом и основан принцип дифференциала “Торсен”.

Смотреть галерею

Когда же одно из ведущих колес автомобиля находится на скользком участке, то его сопротивление снижается. Крутящий момент стремится именно к этому колесу. Полуось раскручивает шестерню сателлита, а она передает крутящий момент ко второму сателлиту. В этом случае будет самоторможение. Шестерня сателлита не способна выступать ведущим элементом и не может вращать полуосевую шестеренку из-за определенных особенностей червячных передач. Поэтому червячная пара заклинивает. А при заклинивании она затормозит вращение второй пары, и вращательный момент на каждой из полуосей выровняется.

Три режима работы

Если рассматривать полностью принцип работы дифференциала “Торсен”, то нужно сказать, что система может работать в трех различных режимах. Конкретный режим зависит от уровня сопротивления на колесе. Когда оно одинаковое, то вращательный момент распределяется равномерно.

Смотреть галерею

Если на одном из колес сопротивление повышается, то в работу включается червячная пара, и тем самым приводится в действия вторая пара, несмотря на небольшое сопротивление на ней. Это ведет к перераспределению момента так, как нужно. В этом случае одно колесо замедлится. Второе станет вращаться быстрее.

Если на одной из шин полностью теряется сопротивление, тогда это будет сопровождаться блокировкой или заклиниванием червячной пары из-за большого трения. Тогда сразу же тормозится вторая пара. Крутящий момент выравнивается. Работа дифференциала “Торсен” в этом режиме схожа с прямолинейным движением.

Разновидности автомобильных дифференциалов

Помимо конического, цилиндрического и червячного, существуют и успешно используются следующие разновидности дифференциалов: дифференциал с полной блокировкой, дифференциал Торсен, дифференциал Квайф, вискомуфта.

Дифференциал с полной блокировкой

Дифференциалы этого типа чаще всего используются на грузовиках и внедорожниках. Их блокировка включается и отключается непосредственно из салона с помощью специальной клавиши водителем. Они используются для повышения проходимости автомобилей.

Статья в тему: Что такое ГБЦ в автомобиле

Три типа “Торсена”

В первом варианте в качестве червячных пар используются шестеренки ведущих полуосей, а также сателлиты. Для каждой полуоси имеются свои сателлиты, соединенные попарно с теми, что на противоположной оси. Соединение это осуществляется при помощи прямозубого зацепления. Оси сателлитов перпендикулярны полуосям. Данный вариант дифференциала “Торсен” признан самым мощным среди всех аналогичных конструкций. Он способен работать в очень широком диапазоне крутящего момента.

Второй вариант отличается тем, что оси сателлитов находятся параллельно к полуосям. Сателлиты в данном случае установлены иначе. Они находятся в специальных посадочных местах чашки. Парные сателлиты соединяются косозубым зацеплением, которое при расклинивании участвует в блокировке.

Смотреть галерею

Третий вариант является единственным среди всей серии, где конструкция планетарная. Он применяется в качестве межосевого дифференциала в полноприводных машинах. Оси сателлитов и ведущие шестеренки здесь тоже параллельны друг другу. За счет этого узел очень компактный. Благодаря конструкции изначально можно распределять нагрузку между двух мостов в соотношении 40:60. Если срабатывает частичная блокировка, то пропорция может отклонятся на 20 %.

Виды

Конструкторами разработано три типа дифференциалов Torsen, которые обозначаются буквенным индексом «Т» с цифровой приставкой. Различия между ними сводятся к компоновке узла и форме рабочих элементов, что в свою очередь сказывается на эксплуатационных показателях.

Виды конструкций Torsen

Первый тип – Torsen Т1. Его отличительными особенностями являются перпендикулярное полуосям расположение сателлитных пар и использование винтовых зубьев, как на полуосевых шестернях, так и сателлитах. Между собой сателлиты пары взаимодействуют прямозубым зацеплением. Принцип работы, описанный выше, рассмотрен именно на примере версии Т1. Имеет высокую степень «естественного» трения.

Torsen Т2 является вторым поколением этого самоблокирующегося дифференциала. От первого типа он отличается параллельным расположением сателлитов. У него винтовые зубья проделаны только на сателлитах, а вот полуосевые шестеренки косозубые. Зацепление сателлитов между собой также осуществляется винтовыми зубьями, которые участвуют в процессе блокирования (они тоже могут расклиниваться).

Это поколение имеет более низкую степень «естественного» трения, раннем схватывании при меньшей степени блокировки по сравнению с Т1. Он получил распространение на гражданских авто. Но есть модификация T2R, который выдерживает большой крутящий момент и применяется исключительно на мощных автомобилях, таких как Ford Mustang. По конструкции он отличается только тем, что используется шлицевая муфта с винтовыми зубьями, через которые она вводится в зацепление с солнечной шестерней. В такой конструкции характеристики «естественного» трения могут меняться в зависимости от условий движения.

Последний тип – Т3. Конструктивно он во многом схож с версией Т2 (параллельное расположение сателлитов с винтовыми зубьями, косозубые полуосевые шестеренки), но компоновку его несколько пересмотрели и использовали в его конструкции планетарную структуру. Это позволило не только уменьшить габаритные параметры узла, а и обеспечить возможность задавать соотношение распределения момента по осям. Из-за этой особенности Torsen Т3 применяется только в качестве межосевого дифференциала, в то время Т1 и Т2 как между осями, так и в качестве межколесного дифференциала.

Преимущества дифференциалов этой конструкции

Преимуществ у данной конструкции достаточно много. Данный механизм устанавливают за то, что точность его работы чрезвычайно высокая, при этом работает устройство очень плавно и тихо. Мощность распределяется между колесами и мостами автоматически – какое-либо вмешательство водителя не нужно. Перераспределение момента никак не влияет на торможение. Если дифференциал эксплуатируется корректно, то обслуживать его не нужно – от водителя требуется только проверять и периодически менять масло.

Именно поэтому многие водители ставят дифференциал “Торсен” на “Ниву”. Там также применена система постоянного полного привода и никакой электроники, поэтому нередко любители экстрима меняют штатный дифференциал на данный узел.

В чем плюсы и минусы дифференциала Торсен?

Подобное устройство имеет много достоинств, однако при этом не лишено некоторых недостатков. С них и начнем. В первую очередь Торсен имеет довольно высокую стоимость, потому как у него довольно сложный процесс изготовления и процесс сборки. Дифференциал также увеличивает расход топлива по причине потерь на трение элементов. Среди минусов также стоит отметить и сравнительно низкий коэффициент полезного действия, предрасположенность механизма к заклиниванию и высокий износ нагруженных элементов. Для работы механизма требуются особые смазочные материала. Несмотря на это достоинств у дифференциала немалое количество и они зачастую превосходят все те минусы, которые были перечислены. Среди них особенно выделяется высокая точность работы, ее плавность и минимальная шумность. Благодаря Торсен обеспечивается отличное распределение мощности между колесами и ведущими мостами. Происходит это автоматически, без участия автомобилиста. За счет того, что перераспределение крутящего момента происходит мгновенно, не оказывается влияние на процесс торможения. Дифференциал при его корректном использовании совершенно не нуждается в обслуживании.

Подробнее о дифференциале Торсен будет рассказано в этом видеоматериале:
Опубликовано: 21 ноября 2020

Недостатки

Есть и минусы. Это высокая цена, ведь внутри конструкция устроена достаточно сложно. Так как дифференциал работает на принципе терния, из-за этого повышается расход топлива. При всех преимуществах КПД довольно низкий, если сравнивать с похожими системами другого типа. Механизм имеет высокую предрасположенность к заклиниванию, а износ внутренних элементов довольно интенсивный. Для смазки нужны специальные продукты, так как при работе узла выделяется много тепла. Если на одной оси установлены разные колеса, то детали изнашиваются еще более интенсивно.

Смотреть галерею

Что такое блокировка дифференциала, её виды и характеристики. Как работают разные типы дифференциалов

Современное машиностроение подразумевает большое количество вариаций автомобильного дифференциала. Это обусловлено тем, что индустрия постоянно развивается: машины имеют не только задний и передний привод, но также и полный. Вдобавок классификация узлов автомобиля разделяется по строению самого механизма. «Начинка» транспортных средств становится сложнее, но даже начинающим автовладельцам стоит знать принцип работы дифференциала.

Назначение

В автомобильной трансмиссии одной из самых важных деталей является дифференциал. Его задача состоит в том, чтобы правильно распределять и изменять крутящий момент двух потребителей, которые имеют различную угловую скорость.

Работа дифференциала заключается в том, чтобы давать правильные сигналы колёсам от коробки передач и напрямую от двигателя. Данный автомобильный узел имеет планетарное строение, что позволяет ему выполнять свою работу, даже если количество оборотов колёс в один промежуток времени имеет различие. Такое возможно, когда авто входит в поворот или начинает буксовать.

Дифференциал позволяет ведущим колёсам автомобиля вращаться с различной угловой скоростью

При всех достоинствах у простых вариантов дифференциалов есть и важные недостатки, и самый главный из них следующий: частота вращения на колёса распределяется не только в соотношении 50/50, но может стать и 100/0, когда, например, автомобиль застревает на льду или в грязи.

Наиболее частыми местами для установки дифференциала считаются:

• Коробка передач, в случае с автомобилями, имеющими передний привод;
• Раздаточная коробка или картер переднего и заднего моста, если авто имеет полный привод;
• Задний мост, на заднеприводных ТС.

Кроме того дифференциал условно делят на несколько разновидностей:

• Червячный, который считается универсальным видом;
• Конический — его чаще ставят между колёсами;
• Цилиндрический — зачастую используется для автомобилей с полным приводом и устанавливается между осями.

Существует также разделение дифференциалов по принципу симметричности. Выделяют симметричные и несимметричные узлы. Каждый из типов используется в определённых ситуациях. Несимметричная конструкция используется в полноприводных автомобилях. Дифференциал устанавливается между осями, и даёт различные пропорции крутящего момента на каждую из них. Для симметричного дифференциала подходит установка на главные оси.

Это позволяет распределить между двумя колёсами равный крутящий момент.

Работа дифференциала на заднеприводном автомобиле

По месту расположения разделяют межосевой и межколёсный узел. Межколёсный дифференциал устанавливается между двумя колёсами, которые расположены на одной оси. Межосевой дифференциальный узел монтируется строго посередине между двух параллельных осей.

Устройство и принцип работы дифференциала

Для того чтобы определиться, как работает дифференциал в заднеприводной машине необходимо понять, что задняя ведущая ось вращается при помощи карданной передачи. После этого с помощью редуктора осуществляется поворот полуоси с колесом на ней. Дифференциалу удаётся совместить вышеперечисленные задачи так, чтобы колёса могли крутиться с различной скоростью. На автомобилях с передним приводом местонахождение и принцип работы дифференциального узла отличается. В данном случае крутящий момент от коробки передач сразу попадает на узел. После чего оказывается воздействие непосредственно на валы привода.

Что касается полного привода, то для того чтобы ТС могло проезжать по разным участкам дорог, требуется не один, а целых три узла: между осями и между колёсами. В остальном принцип действия не отличается от вышеупомянутых.

Элементы, которые в дифференциале считают основными, это:

• Полуосевые шестерни;
• Шестерни сателлитов;
• Корпус.

Сателлиты по своему строению похожи на планетарный редуктор. Основная функция сателлитов заключается в том, чтобы совмещать корпус и полуосевую шестерню. Шлицы соединяют корпус и шестерню с теми колёсами, которые в автомобиле используются в качестве ведущих.

Если шестерни, используемые в дифференциале, имеют разное количество зубьев и разную направленность крутящего момента, то подобные механизмы относятся к несимметричным. В случае когда у шестерёнок одинаковое количество зубьев — дифференциал симметричный.

Корпус — это «оболочка» узла, его основная часть, в которой размещается остальные части механизма.

Что такое блокировка дифференциала в автомобиле

Блокировка дифференциального узла — это крайне важная функция, которая позволяет на время остановить работу одной из шестерёнок. Это необходимо в том случае, если одно из колёс по каким-либо причинам продолжает крутиться, а второе стоит на месте. Такая ситуация может произойти в случае, когда машина перемещается по неравномерно заледеневшей дороге.

Это интересно! Стоит применять блокировку в случае движения на небольшой скорости по труднопроходимым дорогам. Именно тогда вероятность застрять весьма высока. В других ситуациях блокировать дифференциал не следует, так как автомобиль стремится ехать по прямой и становится практически неуправляемым.

Разновидности механизма по способу блокировки

Временная остановка одного из работающих механизмов спасает не только от пробуксовки, но и от серьёзных проблем с неуправляемыми заносами. Можно заблокировать как колесо, так и половину оси. В зависимости от конфигурации автомобиля устанавливается дифференциал с ручным, самоблокировочным или электронным типом блокировки.

С ручной блокировкой

Дифференциал с ручным способом блокировки считают одним из наиболее примитивных. Отключение в ручном режиме осуществляется при помощи кнопок или рычагов, которые располагаются в салоне автомобиля. Подобный вид чаще всего используется в машинах, которые имеют полный привод, иными словами, во внедорожниках.

Планетарная система принимает форму муфты и блокирует возможность движения сателлитов. Эксперты настоятельно рекомендуют использовать ручную блокировку только после того, как будет выжата педаль сцепления.

Это важно! После блокировки дифференциала следует сбросить скорость на минимум, особенно если в этот момент автомобиль пересекает труднопроходимую местность. После того, как один из узлов заблокируется, будет гораздо сложнее поворачивать, а, значит, транспортное средство будет легче вести по прямой.

Функция ручной блокировки применяется на внедорожниках, которые обладают рамной конструкцией. Желательно использовать ручную блокировку, уже имея хороший стаж вождения, так как управлять таким автомобилем значительно сложнее.

Toyota Land Cruiser 100 является внедорожником, имеющим кнопку блокировки межосевого дифференциала

Транспортные средства, на которых имеется ручная блокировка дифференциала:

• Toyota Land Cruiser;
• Toyota Hilux;
• Шевроле Нива.

Самоблокирующийся

Данный вид узлов хорошо приспособлен к тяжёлым условиям вождения, так как значительно увеличивают проходимость авто. Основной принцип самостоятельной блокировки заключается в том, что определённые условия движения способствуют автоматической блокировке дифференциала. Если разница в полуосях становится слишком значительной, срабатывает механизм насоса, который нагнетает давление масла. После этого пластины начинают сближаться, а скорость колеса снижается. Этот метод позволяет правильно распределить нагрузку на колёса при буксовке или заносе.

Существует множество известных автомобильных самоблокирующихся дифференциалов. Например, узлы фирм Торсен и Квайф. Также примером подобного устройства является модель «speed sensitive». Механизм моментально фиксирует различную скорость вращения осей транспортного средства. Модель автомобиля, где стоит именно этот тип дифференциала — Toyota Rav4 с вискомуфтой. Если одна из осей начинает двигаться с намного большей скоростью, то муфта срабатывает и начинает тормозить движение предотвращая аварийную ситуацию! Как только скорость снижается, сила трения уменьшается и возвращает независимость частям узла.

Работа дифференциала Торсен основана на особенностях работы червячной передачи

На спецтехнике устанавливается другой вариант самоблокирующихся дифференциальных механизмов — кулачковые пары. Примером может послужить «ГАЗ-66». Подобная конструкция значительно увеличивает проходимость машины, однако вполне может создать опасные ситуации, когда дифференциал замыкается самостоятельно. Схема его действия очень проста и понятна: вместо «планетарки» в механизме применяются зубчатые пары. Они вращаются, если в скорости колёс возникают небольшие расхождения, однако если разница увеличиваются, то устройства входят в клин.

С электронным управлением

Блокировка узла в данном случае происходит после передачи датчиками информации в управление. Система управления может не только заблокировать дифференциальный узел, но и автоматически контролировать сцепление и тягу колёс. Датчики контролируют частоту оборотов всех осей, что значительно упрощает задачу управления автомобилем на разных поверхностях дорожного покрытия.

Активного действия

На сегодняшний день активные дифференциалы являются одними из наиболее эффективных в сравнении со своими аналогами. Подобный механизм был изобретён сравнительно недавно, однако уже набрал популярность. Принцип его работы в том, чтобы ускорить действие колёс и полуоси. Несмотря на то, что подобное решение полностью противоположно остальным, такой способ оказался наиболее удачным.

Активный дифференциал задней оси по команде центрального процессора увеличивает тягу на внешнем колесе автомобиля

Подобные разработки не только оптимизируют работу, но и позволяют снизить риски поломки автомобиля. Кроме того уменьшается процентное соотношение аварийных ситуаций на дорогах из-за неправильной работы дифференциала. Постоянное улучшение делает вождение любых наземных транспортных средств более простым, безопасным и удобным. Главное — это своевременно проверять состояние шестерёнок и всех остальных деталей, которые оказывают непосредственное влияние на работу дифференциального узла. От этого зачастую зависит не только безотказность личного автомобиля, но и жизнь водителя и пассажиров.

Дифференциал как автомобильный механизм скоро отметит двухвековой юбилей, однако его конструкция за эти долгие годы хоть и совершенствовалась, но сохранила ключевые особенности. Что же такое дифференциал, и какую роль он выполняет в автомобиле?

1. Что такое дифференциал?

Д ифференциал в автомобиле – это механизм, который позволяет передавать мощность и, следовательно, вращение от коробки передач к колесам, разделяя поток этой мощности на два, для каждого из колес одной оси, с возможностью изменять соотношение передаваемой к ним мощности, и, следовательно, позволяя колесам вращаться с разной скоростью. Проще говоря, дифференциал разделяет 100% мощности, передаваемой коробкой передач, на два потока для каждого из колес на одной оси, и эти потоки могут перераспределяться в зависимости от условий движений от 50:50 до 100:0.

2. Для чего нужен дифференциал?

Основное предназначение дифференциала – обеспечить возможность вращения колес на одной оси с разной скоростью с сохранением неразрывного потока крутящего момента. Для автомобиля это важно прежде всего в поворотах: ведь при движении по дуге колеса на внешней стороне поворота проходят больший путь, чем колеса на внутренней, а значит, должны вращаться с большей скоростью для сохранения стабильности машины.

Если же колеса на оси будут соединены жестко, то внутреннее колесо в повороте будет пробуксовывать. Для заднеприводного автомобиля это повышает риск заноса, а для переднеприводного радикально ухудшает управляемость и контроль автомобиля в повороте. Таким образом, обеспечение свободного и независимого вращения колес на одной оси с сохранением постоянства передачи на них крутящего момента от двигателя было одной из принципиальных задач с момента создания автомобиля – и это задача была успешно решена.

3. Как устроен дифференциал?

Дифференциал являет собой частный случай планетарной передачи. Физически он обычно представляет собой набор из четырех шестерней, вращение к которым передается пятой – ведомой шестерней главной передачи, объединенной с корпусом дифференциала, выполняющим роль водила. Главная передача – это набор из двух шестерней: ведущая получает вращение от КПП и передает его ведомой. Ведомая же шестерня главной передачи передает вращение через корпус на шестерни-сателлиты, а они, в свою очередь, находятся в зацеплении с солнечными шестернями, жестко закрепленными на приводных полуосях колес.

Когда автомобиль движется по прямой, шестерни-сателлиты неподвижны, и скорость вращения шестерни главной передачи равна скоростям вращения солнечных шестерней: колеса вращаются с одинаковой скоростью. В повороте же шестерни-сателлиты начинают вращаться, обеспечивая разницу скоростей солнечных шестерней и, следовательно, колес на внешней и внутренней стороне поворота.

4. Каковы недостатки дифференциала?

Главным недостатком дифференциала одновременно является его главное преимущество – возможность передавать до 100% мощности на одно из колес. Исходя из этого, в условиях, когда одно колесо имеет недостаточное сцепление с поверхностью, основная часть мощности будет передаваться именно на него. Таким образом, порой даже имея одно колесо на поверхности с достаточным сцеплением, автомобиль не может тронуться с места.

Для устранения этой проблемы были разработаны разнообразные конструкции – дифференциалы с повышенным внутренним сопротивлением (так называемые самоблоки) и дифференциалы с принудительной блокировкой, ручной или автоматизированной. В зависимости от конструкции и назначения они могут как изменять перераспределение потока мощности в пользу колеса с хорошим сцеплением с поверхностью, так и полностью замыкать дифференциал, заставляя колеса на оси вращаться с одинаковой скоростью. Разные типы таких дифференциалов мы рассмотрим в отдельных материалах.

Дифференциал в автомобиле работает с целью осуществления следующих трёх задач:

1. Дифференциал передаёт мощность двигателя на колёса машины.
2. Делает последний шаг в уменьшении числа оборотов к колёсам (мы ведь помним, что первый такой шаг делает коробка передач) и, следовательно, увеличивая крутящий момент , передаваемый тем же ведущим колёсам.
3. Передавая мощность на ведущие колёса (всегда на чётное количество колёс на одной оси: на два или на все четыре), дифференциал позволяет каждому из них вращаться с разными скоростями (это именно то, от чего дифференциал заработал своё название).

В этой статье Вы узнаете, почему Ваш автомобиль нуждается в разных оборотах вращения колёс, как это обеспечивается, что такое дифференциал, как дифференциал работает и каковы его основные недостатки. Мы также рассмотрим несколько его типов.

Для чего нужен дифференциал?

Автомобильные колёса вращаются с разной скоростью, особенно это заметно при повороте. Вы можете видеть в анимации ниже, что каждое колесо проезжает очень разное расстояние, когда автомобиль поворачивает, и что внутренние колёса проезжают гораздо более короткое расстояние, чем внешние. Поскольку скорость равна расстоянию, поделённому на время, необходимое для проезда этого расстояния, то получается, что колёса, которые проезжают меньшее расстояние, вращаются с более низкой скоростью: так, при повороте налево левые колёса будут крутиться медленнее, чем правые, и наоборот. Также следует отметить, что передние колёса проезжают расстояние, отличающееся от того, которое проезжают задние колёса.

Кликните для просмотра анимации

Для автомобилей с приводом только на одну ось колёс — будь то на задние колёса или же на передние — разность вращения передних колёс к задним это не проблема. Нет никакой связи между ними, поэтому они вращаются независимо. Но ведущие колёса связаны между собой так, чтобы один двигатель и трансмиссия должны приводить в движение оба колеса, при этом, с разной скоростью их вращения. Но как же быть, если двигатель у нас всего один?! Если Ваш автомобиль не оснащён дифференциалом, колёса должны быть заблокированы вместе, будучи вынужденными вращаться с одной и той же скоростью. Это сделало бы манёвры поворотов — даже под небольшим углом — сложными: у таких автомобилей, чтобы иметь возможность повернуть, одной из шин обязательно придётся скользить, либо другой обязательно пробуксовывать. А с современными покрышками и асфальтовыми дорогами для этого потребуется достаточно много сил. Эта сила должна будет передаваться через ось от одного колеса к другому, возложив, таким образом, очень тяжёлое бремя на компоненты оси.

Именно с этой проблемой безукоризненно справляется дифференциал.

Что такое дифференциал?

Дифференциал — это устройство, которое разделяет крутящий момент двигателя на два пути с выходами, что позволяет каждому выходу вращаться с различной скоростью.

Дифференциал имеется на всех современных легковых и грузовых автомобилях, а также на многих полноприводных машинах. Причём, все полноприводные авто должны иметь дифференциал между каждым набором ведущих колёс на одной оси, и, кроме того, они нуждаются в дифференциале между парами передних и задних колёс (помните начало статьи — потому что передние колёса проходят другую дистанцию, в отличие от задних колёс при движении автомобиля по направлению, отличному от прямого?).

Тем не менее, некоторые полноприводные машины не имеют дифференциала между передними и задними колёсами, и, вместо этого, эти пары колёс тесно связаны между собой так, что передние и задние колёса должны крутиться с одной и той же скоростью. Вот почему на таких автомобилях производители не рекомендуют ездит по твёрдому покрытию в режиме полного привода, а включать его только на бездорожье.

А теперь давайте выясним, в каком месте автомобиля обычно располагается дифференциал в зависимости от типа привода автомобиля:

Как работает дифференциал?

Мы начнем с простейшего типа дифференциала, называемого открытым дифференциалом . Но сначала мы должны изучить некоторые термины — посмотрите на рисунок ниже, там Вы найдёте основные компоненты работы дифференциала:

Таким образом, дифференциал состоит из следующих основных частей:

1. Ведущий вал — передаёт крутящий момент, ведя его от коробки передач к началу дифференциала
2. Ведущая шестерня ведущего вала — косозубая небольшая шестерня в форме конуса, которая используется для сцепки с механизмом дифференциала
3. Коронная шестерня — ведомая шестерня также в форме конуса, которая приводится в движение (вращение) ведущей шестерней. Ведущая и ведомая шестерня, вместе взятые, называются главной передачей и именно они служат последним этапом уменьшения скорости вращения, которое в конечном счёте достигнет колёс (коронная шестерня всегда меньше ведущей, а, значит, ведущей шестерне придётся сделать намного больше оборотов, пока ведомая сделает всего один оборот вокруг себя).
4. Шестерни полуосей — это последние шестерни на пути передачи вращения от ведущего вала к колёсам.
5. Сателлиты — планетарный механизм, который как раз и осуществляет ключевую роль в обеспечении разности вращения колёс при повороте.
6. Полуоси — валы, идущие от дифференциала непосредственно к колёсам.

А теперь давайте перейдём к ключевому и самому важному понимаю, как работает дифференциал, и посмотрим на анимации ниже, как вышеперечисленные компоненты открытого дифференциала работают в двух случаях:

• Когда автомобиль едет прямо.
• Когда автомобиль поворачивает.

Посмотрите сами — всё достаточно просто:

Нажмите на кнопку «Поворачиваем», чтобы увидеть, как работает дифференциал во время поворота, и «Едем прямо», чтобы посмотреть, как движутся его компоненты во время прямолинейного движения

Как мы видим, когда мы едем прямо на своей машине, то фактически весь механизм дифференциала крутится с одной скоростью: частота вращения входного вала равна частоте вращения полуосей и, соответственно, частоте вращения колёс. Но стоит нам немного повернуть руль, как ситуация меняется, и в свою главную роль вступают теперь сателлиты, которые разблокируются за счёт разности нагрузки на колёса (когда одно колесо пытается пробуксовать, крутясь быстрее), и вся мощность от двигателя теперь проходит через них. А за счёт того, что два сателлита — это две независимые шестерни, получается, что они и передают разную частоту вращения полуосям, как бы раздваивая её, но не деля всю мощность поровну, а передавая наибольшую мощность тому колесу, которое движется по внешнему краю во время поворота автомобиля и, соответственно, раскручивая его сильнее (повышая его количество оборотов). И разность передаваемой мощности при этом тем сильнее, чем круче поворачивает машина (точнее, чем меньше радиус поворота этой машины).

Какой главный недостаток дифференциала?

Открытый дифференциал передаёт вращение тому или иному колесу практически в любом соотношении, в том числе и в соотношении 100%/0% — когда одно из ведущих колёс принимает весь крутящий момент на себя. В то же время распределение такого вращения между колёсами происходит при изменении нагрузки на эти колёса (а вместе с ними на полуоси) — то есть колесо с меньшей нагрузкой в повороте получает больше вращения. Но здесь кроется один существенный недостаток, который имеет место при определённых условиях, а именно, когда оба ведущих колеса находятся в грязи, снегу или на льду, и автомобиль начинает буксовать — в этом случае то колесо, которое имеет меньшее сцепление с поверхностью, будет получать львиную долю вращения. Проще говоря, если Вы, к примеру, застряли в снегу , сев «на пузо» — когда одно колесо сцеплено с поверхностью снега, а второе вовсе висит в воздухе, то получать мощность за счёт соответствующего распределения по полуосям дифференциала будет как раз то колесо, которое находится на весу, и именно оно будет беспомощно крутиться в воздухе. Особенно остро данная проблема стоит у внедорожников и вездеходов.

Какие виды дифференциалов бывают?

Решением этих проблем является дифференциал повышенного трения (LSD, его ещё называют дифференциалом с ограниченным проскальзыванием ). Дифференциалы повышенного трения используют различные механизмы для обеспечения нормального дифференциального действия в различных условиях езды. Когда колесо скользит, такой дифференциал позволяет передать больше крутящего момента как раз на нескользящее колесо.

На внедорожниках и вездеходах также применяются дифференциалы с ручным отключением, которые, впрочем, очень часто не защищены от случайного отключения или отключения не в то время по незнанию — дело в том, что возможность отключения дифференциала на ходу влечёт за собой возможную его поломку, и это распространённая проблема.

Что такое вискомуфта (вязкая муфта)?

Вискомуфта чаще всего встречается во всех полноприводных машинах. И, если Вы читали статью о принципе работы гидротрансформатора , то знайте, что вискомуфта имеет схожую с ним схему работы. Она широко используется для связи задних колёс с передними таким образом, что когда один набор колёс начинает проскальзывать, крутящий момент будет передан на другой набор, тем самым решая злободневную проблему буксующего колеса, описанную выше.

Вязкая муфта имеет два набора пластин внутри герметичного корпуса, который заполнен вязкой жидкостью (несколько более вязкой, чем трансмиссионное масло , к примеру). Один набор пластин соединён с каждым выходным валом. В нормальных условиях оба набора пластин и их порция вязкой жидкости движутся с одной и той же скоростью. Но когда одна ось пытается вращаться быстрее, возможно, потому что она проскальзывает, множество пластин, соответствующих колёсам этой оси, вращаются быстрее, чем другие. Вязкая жидкость, находящаяся между пластинами, пытается догнать более быстрые диски, тем самым ведя за собой к этому и медленные диски. Это передает больший крутящий момент на медленнее вращающиеся колёса, которые как раз и не скользят.

Устройство вискомуфты

Когда автомобиль поворачивает, разница в скорости между колёсами на одной оси не так велика, как тогда, когда одно из колёс попросту проскальзывает. Чем быстрее пластины вращаются относительно друг друга, тем больше крутящего момента приходится на муфту. Муфта не мешает виткам крутиться, потому что величина крутящего момента, передаваемого во время поворота, мала.

Простой эксперимент с яйцом поможет объяснить поведение вискомуфты. Если Вы поставите яйцо на кухонный стол, скорлупа, белок и желток будут неподвижны. Но когда Вы начнёте раскручивать яйцо, скорлупа яйца будет двигаться с более высокой скоростью, чем белок, а белок немного быстрее, ем желток, но желток затем быстро наверстает упущенное. Кстати, чтобы убедиться в этих словах, проведите эксперимент, как только у Вас появится яйцо: раскрутите его достаточно быстро, а затем остановите его, потом просто отпустите яйцо, и оно начнёт снова вращаться (ну, или хотя бы дёрнется в сторону предыдущего вращения). В этом эксперименте мы использовали трение между скорлупой, белком и желтком, применяя силу только на скорлупу. Сначала мы раскрутили фактически скорлупу, и с некоторой задержкой за скорлупой за счёт трения начали раскручиваться белок, а затем и желток. А когда мы остановили скорлупу, то то же трение — между всё еще движущимся желтком, белком и скорлупой — применило силу к скорлупе, заставляя его ускориться. Так и в случае вискомуфты, сила передаётся между жидкостью и наборами пластин таким же образом, как между желтком, белком и скорлупой.

Что такое дифференциал Torsen?

Дифференциал Torsen является чисто механическим устройством: он не завязан никакой , а также муфтами или вязкими жидкостями и по своей сути представляет собой довольно простой механизм, очень схожий с открытым дифференциалом.

Torsen работает также, как и открытый дифференциал, когда величина крутящего момента между двумя ведущими колёсами равная. Но как только одно из колёс начинает терять сцепление с дорогой, разница в крутящем моменте приводит к блокировке вместе шестерен в дифференциале Torsen.

Такой дифференциал часто используется в мощных и очень мощных полноприводных машинах. Как и вискомуфта, он часто используется для передачи мощности между передними и задними колёсами. И в этом применении дифференциал Torsen превосходит вискомусту, потому что передаёт крутящий момент на колёса стабильно перед тем, как фактически начинается скольжение. Однако, если один набор колёс теряет сцепление с дорогой полностью, то дифференциал Torsen будет не в состоянии перенести крутящий момент на другой набор колёс из-за своей конструкции и принципа работы такого дифференциала.

Так выглядит современный дифференциал Torsen

Кстати, почти все автомобили Hummer используют дифференциал Torsen между передней и задней осями. При этом, руководство пользователя для Hummer предлагает новое решение проблемы, когда одно колесо полностью теряет сцепление с дорогой: нажимайте на педаль тормоза . Применяя тормоз, крутящий момент подаётся на колёса, которые находятся в воздухе, а затем переходят к колёсам, которые смогут вытащить автомобиль из «каши».

Служит для распределения подводимого к нему вращающего момента между выходными валами и обеспечивает возможность их вращения с неодинаковыми угловыми скоростями.

При движении колесного ТС на повороте внутреннее колесо каждой оси проходит меньшее расстояние, чем ее наружное колесо, а колеса одной оси проходят разные пути по сравнению с колесами других осей.

Неодинаковые пути проходят колеса ТС при движении по неровностям на прямолинейных участках и на повороте, а также в случае прямолинейного движения по ровной дороге при разных радиусах качения колес, например при неодинаковом давлении воздуха в шинах и износе шин или неравномерном распределении груза на ТС.

Если бы все колеса вращались с одинаковой скоростью, это неизбежно приводило бы к их проскальзыванию и пробуксовыванию относительно опорной поверхности, следствием чего явились бы повышенный износ шин, увеличение нагрузок в механизмах трансмиссии, затраты мощности двигателя на работу скольжения и буксования, повышение расхода топлива, а также трудность поворота транспортной машины. Таким образом, колеса ТС должны иметь возможность вращаться с неодинаковыми угловыми скоростями относительно друг друга. У неведущих колес это обеспечивается тем, что они установлены свободно на своих осях и каждое из них вращается независимо друг от друга. У ведущих колес это обеспечивается установкой в их приводе дифференциалов.

Основные типы дифференциалов

По месту расположения дифференциалы подразделяют на:

• межколесные (распределяющие вращающий момент между ведущими колесами одной оси)
• межосевые (распределяющие момент между главными передачами двух ведущих мостов)
• центральные (распределяющие момент между группой ведущих мостов)

По соотношению вращающих моментов на ведомых валах дифференциалы могут быть:

• симметричными (моменты на ведомых валах всегда равны между собой)
• несимметричные (отношение моментов на ведомых валах не равно единице)

Различают также дифференциалы:

• неблокируемые
• блокируемые принудительно
• самоблокирующиеся

По конструкции дифференциалы подразделяют на:

• конические
• цилиндрические
• кулачковые
• червячные

В некоторых случаях вместо дифференциалов устанавливают механизмы типа муфт свободного хода.

В настоящее время на колесных ТС наиболее широкое распространение получили конические симметричные неблокируемые дифференциалы.

Видео: Как работает дифференциал?

Схемы дифференциалов

Рис. Схемы простых дифференциалов с постоянным соотношением моментов на ведомых валах: а — симметричного конического; б — симметричного цилиндрического; в — несимметричного цилиндрического; г — несимметричного конического; 1, 8 — левая и правая полуоси дифференциала; 2, 6 — левая и правая полуосевые шестерни; 3 — сателлит; 4 — корпус дифференциала; 5 — ведомое колесо главной передачи; 7 — ось вращения сателлитов; 9 — солнечная шестерня; 10 — эпициклическая шестерня

Рис. Межколесный симметричный конический дифференциал: 1, 8 — чашки дифференциала; 2, 7 — опорные шайбы полу осевых зубчатых колес; 3, 6 — полу осевые зубчатые колеса; 4 — опорная шайба сателлита; 5 — сателлиты; 9 — крестовина

Рис. Схемы несимметричных дифференциалов: а — конический; б — цилиндрический

Рис. Кулачковый дифференциал автомобиля ГАЗ-66-11 (а) и схема его работы (б): 1 — внутренняя звездочка; 2 — сепаратор; 3 — наружная звездочка; 4 — чашка дифференциала; 5 — сухарь

Рис. Блокируемый межколесный дифференциал: 1 — муфта; 2 — зубчатый венец

Рис. Межосевой дифференциал автомобиля КамАЗ-5320: 1 — ведущий вал; 2 — уплотнительная манжета; 3 — картер дифференциала; 4, 7 — опорные шайбы; 5, 17 — чашки дифференциала; 6 — сателлит: 8 — датчик блокировки; 9 — пробка заливного отверстия; 10 — пневматическая камера блокировки; 11 — вилка; 12 — стопорное кольцо; 13 — зубчатая муфта; 14 — муфта блокировки; 15 — сливная пробка; 16 — зубчатое колесо привода среднего моста; 18 — крестовина; 19 — зубчатое колесо привода заднего моста; 20 — болт крепления чашек; 21 — подшипник; 22 — крышка подшипника

Рис. Работа межколесного дифференциала: а — общая схема; б — при движении прямо; в — при повороте; 1 — корпус дифференциала; 2, 5 — полуосевые зубчатые колеса; 3 — крестовина: 4, 6 — сателлиты; 7 — ведущее зубчатое колесо главной передачи; 8, 9 — полуоси; 10 — ведомое зубчатое колесо главной передачи

Рис. Межосевой дифференциал Torsen: 1, 3 — правая и левая полуосевые шестерни; 2 — корпус дифференциала; 4 — сателлит, связанный с правой полуосевой шестерней; 5, 7 — выходные валы дифференциала; 6 — сателлит, связанный с левой полуосевой шестерней

Дифференциал — механизм распределения крутящего момента входного вала между двумя выходными полуосями ведущих колес или, на автомобилях повышенной проходимости,для распределения крутящего момента между передней и задней ведущими осями.
Это часть трансмиссии, которая на автомобилях классической и переднеприводной компоновки обычно выполняется в виде единого блока с главной передачей ,а на внедорожниках встраивается в раздаточную коробку Свободный дифференциал всегда делит поступающий на него крутящий момент поровну — не зависимо от того, с равными или с разными скоростями вращаются ведущие колеса (или ведущие оси).

Назначение дифференциала

При движении автомобиля по криволинейным участкам дороги — например, в поворотах — колеса ведущей оси катятся по окружностям разной длины. Внешнее (по отношению к центру поворота автомобиля) колесо проходит больший путь, чем внутреннее. Эта разница тем больше, чем круче поворот. Аналогичная проблема возникает и в движении по прямой, если используются ведущие колеса разной размерности и т.п. Если в этих ситуациях колеса соединить жесткой осью,окажется, что одно колесо вращается быстрей, чем нужно для прохождения заданной траектории,а другое медленней. Значит, оба колеса будут пробуксовывать, испытывать повышенные нагрузки, сильней нагреваться и изнашиваться. Увеличится и расход топлива. Наконец, это нарушает курсовую устойчивость автомобиля и ведет к его заносу или сносу — особенно, на скользких дорогах.
Для компенсации разницы проходимого ведущими колесами пути используется особый механизм — дифференциал. Простейший, свободный дифференциал уравнивает крутящие моменты (или тяговые силы) обоих ведущих колес, и если скорости их вращения (или линейного движения) разные, то и мощности на них пропорциональны этой разнице. Колесо, вращающееся быстрей, тратит на это несколько большую мощность, чем то, которое вращается медленней.
Таким образом дифференциал предназначен для обеспечения вращения ведущих колес с разными угловыми скоростями при постоянно передаче крутящего момента на оба колеса ведущей оси. Эта же логика присутствует и в работе межосевого дифференциала.

Устройство и принцип действия

Дифференциал классической конструкции устроен просто. Например, на заднеприводном автомобиле вращение от ведомого вала коробки передач передается через карданный вал на ведущую коническую шестерню главной передачи, которая находится в постоянном зацеплении с ведомой шестерней главной передачи. Ведомая шестерня является одновременно корпусом дифференциала, в котором перпендикулярно оси ведомой шестерни закреплена ось сателлитов — малых конических шестерен. Последние вращаются вместе с корпусом дифференциала относительно оси ведомой шестерней главной передачи. Сателлиты находятся в постоянном зацеплении с коническими шестернями левой и правой полуосей ведущих колес.
При прямолинейном движении автомобиля сателлиты относительно собственной оси не вращаются. Но каждый, подобно равноплечему рычагу, делит крутящий момент ведомой шестерни главной передачи поровну между шестернями полуосей.
Когда автомобиль движется по криволинейной траектории, внутреннее по отношению к центру описываемой автомобилем окружности колесо вращается медленней,наружное быстрей — при этом сателлиты вращаются вокруг своей оси, обегая шестерни полуосей. Но принцип деления момента поровну между колесами — сохраняется. Мощность же, подаваемая на колеса, перераспределяется,- ведь она равна произведению крутящего момента на угловую скорость колеса. Если радиус поворота настолько мал, что внутреннее колесо останавливается, тогда внешнее вращается с вдвое большей скоростью, чем при движении автомобиля по прямолинейной траектории. Итак, дифференциал не меняет крутящий момент, но перераспределяет между колесами мощность. Последняя всегда больше на том колесе, которое вращается быстрее.

Применение дифференциалов

В автомобилях с одной ведущей осью устанавливается один дифференциал, объединенный с главной передачей. В автомобилях с двумя и более ведущими осями дифференциалы устанавливаются в каждую ведущую ось (например, в трехосном грузовике или автобусе с двумя задними ведущими осями дифференциалы установлены в среднюю и заднюю оси). В автомобилях с подключаемым полным приводом дифференциалы устанавливаются в каждую ведущую ось (у двухосного полноприводного джипа с подключаемым передним ведущим мостом два дифференциала — по одному в каждой ведущей оси), но эксплуатация этих машин с постоянно подключенной передней осью не рекомендуется по причине повышенного износа главных передач и колес из-за неравномерно распределяемой мощности между осями. В свою очередь в автомобилях повышенной проходимости с постоянно подключенными ведущими осями применяют три дифференциала — по одному в каждой ведущей оси и один межосевой, установленный в раздаточной коробке. Межосевой дифференциал распределяет мощность между ведущими осями в зависимости от длины проходимого колесами оси пути. К примеру, передние колеса могут преодолевать возвышение, задние еще двигаться по прямой — передние колеса описывают более длинный путь, чем задние, соответственно, межосевой дифференциал обеспечивает передачу большей части мощности двигателя на переднюю ось, чем на заднюю. На многоосных транспортных средствах с несколькими ведущими осями применяют межтележечный дифференциал.
Дифференциал не применяется на транспортных средствах с одним ведущим колесом — в частности, на мотоциклах и трициклах с двумя передними управляемыми колесами. Если трицикл построен по схеме с одним передним управляемым колесом и двумя ведущими задними, то на нем применяют автомобильный ведущий мост с дифференциалом. Обычно подобные трициклы строят по индивидуальным заказам на базе популярных тяжелых моделей (пример — кастомные трициклы на базе «Харлей-Дэвидсон»).
На гоночных автомобилях на основе серийных моделей (например, на раллийных или для кольцевых гонок) дифференциал перед гонками блокируют, поскольку повороты такие машины проходят на большой скорости и с заносом. В данном случае склонность автомобиля к заносу из-за отсутствия дифференциала считается преимуществом.

Недостаток дифференциала

Главным недостатком дифференциала классической конструкции является проблема пробуксовки колеса, потерявшего контакт с поверхностью дорожного полотна. Когда одно из ведущих колес вращается в вывешенном состоянии его скорость вдвое больше, чем была бы при этих же оборотах ведомой шестерни дифференциала при нормальном движении по прямой. Зато второе колесо вообще не вращается. Причина проста. Момент сопротивления вращению вывешенного колеса ничтожен, соответственно мал и подводимый к нему крутящий момент. Значит, столь же мал крутящий момент и на противоположном колесе — оно стоит. Если же одно из колес буксует — с повышенными оборотами, но с существенным сопротивлением (например, в грязи, песке и т.п.), то такой же крутящий момент поступает и на другое, не буксующее, колесо. В результате автомобиль может двигаться с небольшой скоростью. При этом на буксующее колесо подается более высокая мощность — она тратится на нагрев шины, дороги и т.д. Эффект пробуксовки снижает проходимость автомобиля со свободным дифференциалом. Для решения этой проблемы автомобили оснащают механизмами блокировки дифференциала — ручной или автоматической — различной конструкции.

Механизмы блокировки дифференциала

• Ручная блокировка дифференциала

Самым простым способом блокировки дифференциала является применение механизма с ручным управлением. Этот вид блокировки применяется на автомобилях повышенной проходимости. Блокировка производится блокировочными муфтами, которые фиксируют сателлиты. Дифференциал отключается. К достоинствам данного типа блокировки можно отнести простоту и надежность конструкции, к недостаткам — необходимость точно оценивать дорожную обстановку и отключать блокировку дифференциала при движении по качественным дорогам во избежание поломок главной передачи и ведущего моста в целом.

• Блокировка дифференциала с электронным управлением

На современных полноприводных легковых автомобилях повышенной проходимости с развитым компьютерным управлением работой агрегатов и механизмов устанавливают антипробуксовочную систему с электронным управлением. Как только бортовой компьютер автомобиля (или электронный блок антипробуксовочной системы) получает от датчика вращения сигнал о том, что одно колесо оси вращается значительно быстрей второго, свободное колесо притормаживается рабочим тормозом — благодаря свободному дифференциалу мощность передается на колесо, которое не утратило контакта с дорожным покрытием. Эта система требует наличия системы раздельного привода тормозов всех четырех колес и точной отладки датчиков.
Антипробуксовочные системы позволяют достаточно тонко регулировать распределение мощности в зависимости от состояния дорожного покрытия и избежать потерь мощности двигателя при срабатывании дифференциала. С другой стороны, управляющая система из датчиков и исполнительных приводов тормозов (на соленоидах) обладает инерционностью, поэтому работает с некоторым запозданием, что приходится учитывать водителю.
На гоночных автомобилях иногда применяются фрикционные дифференциалы с тормозными ленточными механизмами, управляемыми электроникой.

• Автоматическая блокировка с применением фрикционной муфты

На спортивные автомобили, выпускаемые малыми сериями или по заказу, иногда устанавливают фрикционные самоблокирующиеся дифференциалы. На серийных машинах эти дифференциалы редкость, поскольку они требуют особого обслуживания и подвержены интенсивному износу.
Фрикционные муфты устанавливаются между полуосевыми шестернями и корпусом дифференциала. При прямолинейном движении автомобиля полуоси вращаются с одинаковой угловой скоростью — сила трения во фрикционных муфтах равна нулю, дифференциал распределяет мощность между колесами ведущей оси поровну. Как только одна из полуосей начинает вращаться быстрей, диски фрикционной муфты сближаются, за счет возникающих сил трения муфта притормаживает вращение свободной полуоси. Этот тип дифференциала отличается невысокой эффективностью при большой разнице в угловых скоростях ведущих колес (например, на поворотах с малым радиусом закругления).

Что такое дифференциал? — Типы, работа и схема

Что такое дифференциал ?

Дифференциал позволяет каждому заднему колесу вращаться с разной скоростью. Во время поворота, но в то же время, он передает равный крутящий момент на каждое колесо, когда оба колеса имеют одинаковое тяговое усилие. Система шестерен в дифференциале расположена таким образом, что она соединяет карданный вал с задней осью. Одним словом, разница предназначена для обеспечения относительного движения задних колес.

Потребность в дифференциале

Дифференциал позволяет неуправляемым колесам вращаться с разной скоростью, поэтому автомобиль может поворачивать без чрезмерного износа шин. Колесо на внутренней стороне поворота перемещается на меньшее расстояние по сравнению с внешним колесом. Если ось не позволяет колесам вращаться независимо друг от друга, шина одного колеса будет тянуться по земле.

Также, Читать | Передний мост: что означает передний мост и какова функция переднего моста?

Компоненты дифференциала

1. Ведущая шестерня или коническая шестерня
2. Кольцевая шестерня или коронное колесо
3. Корпус дифференциала
4. Боковая шестерня дифференциала или солнечные шестерни
5. Шестерни дифференциала или планетарные шестерни
6. Осевые валы или полуоси
7. Вал шестерни или крестовина или крестовина

Также читают | Что такое двигатель BS6? : В чем разница между двигателем BS4 и BS6?

Конструкция дифференциала Схема дифференциала — Что такое дифференциал, необходимость дифференциала, компоненты дифференциала, рабочие дифференциала, виды дифференциала.

На рисунке показаны основные детали дифференциала, применяемого в заднеприводных автомобилях. На внутренних концах каждой оси установлена ​​небольшая коническая шестерня, называемая боковой шестерней дифференциала. Две конические шестерни соединены вместе, чтобы соединить ведущий и ведомый валы под углом 90 °. Корпус дифференциала связан с двухколесными мостами и боковыми шестернями дифференциала.

В корпусе дифференциала установлены подшипники, которые вращают два полуоси. Затем две ведущие шестерни и их опорный вал, называемый валом-шестерней, устанавливаются на корпус дифференциала.Затем вал-шестерня входит в зацепление с двумя боковыми шестернями дифференциала, соединенными с внутренними концами полуосей.

Зубчатый венец движется к фланцу на корпусе дифференциала. Кольцевая шестерня вращает корпус дифференциала. Наконец, крепится ведущая шестерня. Ведущая шестерня соединяется с корпусом дифференциала, который называется корпусом дифференциала или водилом. Ведущий вал соединяется с ведущей шестерней через универсальный шарнир и входит в зацепление с зубчатым венцом. Следовательно, ведущая шестерня вращается, когда водитель поворачивает вал.Таким образом, коронная шестерня вращается.

Также читают | Что такое универсальный шарнир: какие типы универсального шарнира?

Работа дифференциала

Входной крутящий момент передается на коронную шестерню через ведущую шестерню, которая заменяет весь корпус дифференциала. Корпус дифференциала соединен с обеими боковыми шестернями дифференциала только через шестерни дифференциала. Крутящий момент передается на боковые шестерни дифференциала через шестерни дифференциала.Шестерни дифференциала вращаются вокруг оси картера дифференциала, приводя в движение боковые шестерни дифференциала.

Когда автомобиль движется по прямой дороге, сопротивление обоих колес одинаково, и зубчатый венец, корпус дифференциала, ведущая шестерня дифференциала и две шестерни дифференциала заменяются как одно целое. Это приводит к тому, что боковые шестерни вращаются с одинаковой скоростью, поскольку коронная шестерня заставляет оба ведущих колеса вращаться с одинаковой скоростью. Шестерни дифференциала вращаются без вращения вокруг своей оси, и оба колеса вращаются с одинаковой скоростью.

Если встречается левая боковая передача дифференциала (когда автомобиль движется по криволинейной траектории), ведущая шестерня дифференциала вращается вместе с вращением, которое позволяет левой дифференциальной передаче замедляться на правую сторону дифференциала. Это заставляет внешнее колесо вращаться быстрее, чем внутреннее колесо.

Также читают | Коробка передач (трансмиссия): что такое коробка передач и ее функции?

Типы дифференциала

1. Обычный дифференциал или открытый дифференциал
2. Дифференциал с ограниченным проскальзыванием (самоблокирующийся дифференциал или блокировка дифференциала)
3. Нескользящий дифференциал
4. Двойной редукционный дифференциал

1.Обычный дифференциал | Открытый дифференциал Обычный дифференциал — Что такое дифференциал, необходимость дифференциала, компоненты дифференциала, работа дифференциала, типы дифференциала, дифференциальная диаграмма.

Обычный дифференциал, показанный на рисунке, показывает его графическое изображение. Принцип работы такой же, как описано выше.

2.

Дифференциал повышенного трения (самоблокирующийся дифференциал | Блокировка дифференциала)

Стандартный дифференциал хорошо работает в большинстве ситуаций.на очень скользких дорожных покрытиях, таких как заснеженные или грязные дороги, недостаток движущей силы, называемой силой тяги, может привести к проскальзыванию задних колес, поскольку стандартный дифференциал будет вести колеса с наименьшим тяговым усилием. Если одно ведущее колесо находится на сухой дороге, а другое — на заснеженной или грязной дороге, зубчатый венец и корпус дифференциала будут приводить в движение ведущую шестерню. Но ведущие шестерни не управляют обеими боковыми шестернями.

Когда ведущие шестерни приводятся в движение корпусом дифференциала, они перемещаются вокруг боковой шестерни, соответствующей колесу, по сухой тропинке.Это приводит к тому, что ведущие шестерни приводят в движение скользящее колесо, и автомобиль не движется. Стандартный дифференциал передает почти всю мощность двигателя на проскальзывающее колесо. Этой проблемы можно избежать, если использовать блокировки дифференциала. Блокировка дифференциала устраняет проблемы с тягой, передавая одинаковую мощность на оба колеса, обеспечивая при этом нормальный поворот автомобиля.

Дифференциал повышенного трения — Что такое дифференциал, необходимость дифференциала, компоненты дифференциала, работа дифференциала, типы дифференциала, дифференциальная схема.

Дифференциал повышенного трения (LSD) ограничивает частоту вращения дифференциала между двумя колесами, двумя упорными шайбами ​​и диском сцепления, который в корпусе дифференциала, показанном на рис. Когда сопротивление левого дифференциала больше, чем сопротивление колеса, правый дифференциал будет вращаться. Он образует зубцы муфты муфты правого дифференциала, поднимающиеся на зубья муфты левого дифференциала. Итак, для того, чтобы отойти друг от друга, нужно два члена сцепления.

Следовательно, боковые шестерни толкаются напротив упорных шайб. Благодаря этому частота вращения вала заднего моста приближается к корпусу дифференциала из-за трения между боковой шестерней и упорными шайбами. Итак, это называется эффектом ограниченного скольжения.

Типы дифференциалов повышенного трения

(I) Дифференциал диска сцепления Дифференциал-диск сцепления — Что такое дифференциал, необходимость дифференциала, компоненты дифференциала, работа дифференциала, типы дифференциала, дифференциальная схема.

Дифференциал диска сцепления использует несколько фрикционных дисков, которые похожи на небольшие ручные диски сцепления. Основное различие между этим дифференциалом повышенного трения и стандартным дифференциалом заключается между боковой шестерней пакета сцепления и корпусом дифференциала.

Фрикционные диски сцепления изготовлены из стали, покрытой фрикционным материалом. Диски сцепления изготовлены из стали. Диски и пластины попеременно насаживаются на боковую шестерню и входят в пазы на корпусе дифференциала.Канавки в дисках или пластинах предназначены для лучшего захвата.

Ведущая шестерня, боковая шестерня и другие детали аналогичны стандартному дифференциалу. Дифференциал повышенного трения состоит из двух частей, что позволяет снять блок сцепления. Диски и пластины действуют за счет пружин предварительной нагрузки и за счет механического давления ведущей шестерни на боковую шестерню.

Поскольку ведущая шестерня и боковые шестерни представляют собой конические шестерни, их зубья пытаются выйти из зацепления, когда дифференциал передает крутящий момент двигателя.Это создает толкающее действие на боковые шестерни и вынуждает их направлять наружу к корпусу дифференциала.

Внешнее давление боковых шестерен сжимает фрикционные диски и стальные пластины между боковой шестерней и корпусом. Каждый раз, когда диски и пластины сжимаются, шлицевые и упорные соединения (то есть выступы входят в канавки) обеспечивают блокировку боковой шестерни и картера дифференциала.

Когда автомобиль движется прямо, дифференциал диска сцепления работает аналогично стандартному дифференциалу.Задние колеса и корпус дифференциала вращаются с одинаковой скоростью. Пакеты сцепления применяются, но не требуются.

Когда автомобиль делает поворот, более высокий крутящий момент из-за внешнего колеса вращается быстрее, чем корпус, и вызывает проскальзывание муфты сцепления. Это позволяет дифференциалу работать так же, как и стандартному дифференциалу при выполнении поворотов. Диски и пластины скользят друг относительно друга. Диски вращаются с помощью боковых шестерен, с поворотами корпуса пластин, которые допускают разную скорость вращения корпуса и боковых шестерен.Поэтому задние колеса вращаются с разной скоростью.

(II) Дифференциал конической муфты Дифференциал конического сцепления — Что такое дифференциал

Это другая версия дифференциала повышенного трения. Вместо пакетов сцепления используются конусы с фрикционной футеровкой. Конусный дифференциал использует конусообразную муфту, которая входит в соответствующий конусообразный патрон. Принцип действия такой же, как и у дифференциала диска сцепления. Пружина предварительного натяга и давление боковых шестерен вынуждают конус впадать в углубление в корпусе дифференциала.

Трение пытается заблокировать конус. Таким образом, боковая передача передает мощность на колесо с наибольшим сцеплением. И для диска сцепления, и для конического дифференциала требуется специальное трансмиссионное масло повышенного трения. Использование обычного трансмиссионного масла в дифференциале повышенного трения приведет к проскальзыванию и вибрации дисков, пластин или конусов во время поворота.

3. Нескользящий дифференциал

Это дифференциал регуляторов крутящего момента. Возможна предварительная загрузка системы. Итак, дифференциал действует по равнодействующим моментам.Предварительную нагрузку можно регулировать.

Преимущества Нескользящий дифференциал

1. Максимальное сцепление с дорогой на всех уровнях сцепления
2. Снижение расхода топлива.
3. Уменьшается износ шин.
4. Получение комфортного вождения.
5. Обеспечение постоянной скорости привода.
6. Снижается недостаточная поворачиваемость в поворотах.

4. Дифференциал с двойным редуктором Дифференциал с двойным редуктором — Что такое дифференциал

В бортовых передачах используется одинарный фиксированный редуктор.Это единственный редуктор в автомобилях максимальной мощности и легких транспортных средствах, а также в некоторых грузовиках средней грузоподъемности между карданным валом и колесами. Бортовые передачи с двойным редуктором используются для большегрузных автомобилей. В этом устройстве нет необходимости иметь большой зубчатый венец для достижения требуемого редуктора.

Редукция первой передачи достигается в виде единственного редуктора с фиксированной шестерней, главной передачи через шестерню и коронную шестерню. Вторичная шестерня расположена на валу первичной коронной шестерни. Уменьшение второй шестерни является результатом вторичной шестерни, которая плотно соединяется с первичной коронной шестерней и приводит в движение более крупную косозубую шестерню, которая прикрепляется к корпусу дифференциала.

Двухступенчатые бортовые передачи могут использоваться в таких транспортных средствах, как 5-тонные грузовики. В большинстве коммерческих автомобилей такого размера используется одинарный или двойной редуктор.

Также читают | Многодисковое сцепление: почему у двух колесиков обычно многодисковое сцепление?

FAQ — Что такое дифференциал

В. Что такое дифференциал?

Дифференциальные шестерни — это набор шестерен, которые передают мощность двигателя на колеса, позволяя им вращаться с разной скоростью.При заднем приводе (RWD) дифференциал находится между задними колесами, которые соединены с трансмиссией карданным валом.

В. Какие бывают типы дифференциала?

Между автомобилями используются четыре общих различия: открытое, запирающееся, ограниченное проскальзывание и управляемое крутящим моментом.

Если вам нравится этот блог, не забудьте поделиться и подписаться на Facebook и Instagram, чтобы получать больше обновлений. Чтобы связаться с нами и получить какие-либо предложения, перейдите на страницу «Контакты » и оставьте комментарий ниже.

Типы, детали, функции, схемы и применение

[PDF]

Из этой статьи вы узнаете , что такое дифференциальная система? и как они работают? Его составная часть и типов дифференциала подробно поясняются на диаграммах . Вы также можете загрузить PDF-файл этой статьи в конце.

Что такое дифференциал?

Дифференциал определяется как зубчатая передача, она состоит из трех шестерен, у которых скорость вращения одного вала равна средней скорости вращения других или фиксированному кратному этой средней скорости.

Автомобильный дифференциал — это система, передающая крутящий момент двигателя на колеса. Он забирает мощность от двигателя и передает ее, позволяя каждому колесу вращаться с разной скоростью. Другими словами, дифференциал используется для обеспечения относительного движения задних колес.

В 1827 году французский часовщик Онезифор Пекер изобрел первый обычный автомобильный дифференциал. Он использовался в паровых транспортных средствах.

Транспортные средства, такие как колесницы, повозки и экипажи, по-прежнему страдают от буксования и волочения колес, что приводит к повреждению колес, осей и дорог.Чтобы этого не происходило, был изобретен дифференциал.

Читайте также: 19 удивительных стилей кузова, которые вы должны знать

Зачем нужен дифференциал?

В автомобилях дифференциал представляет собой зубчатую передачу, которая позволяет внешнему колесу вращаться быстрее, чем внутреннему колесу при повороте. Это важно, когда транспортное средство поворачивается, в результате чего колесо выходит за пределы кривой поворота и катится дальше и быстрее, чем другое.

Средняя скорость вращения двух ведущих колес аналогична входной скорости вращения ведущего вала.Улучшение скорости одного колеса уравновешивается уменьшением скорости другого.

Детали дифференциала

Ниже приведены детали системы дифференциала:

1. Боковая шестерня дифференциала или солнечные шестерни
2. Корпус дифференциала
3. Вал шестерни или поперечный штифт
4. Осевые валы или полуоси
5. Кольцевая шестерня или коронное колесо
6. Ведущая шестерня или коническая шестерня
7. Шестерни дифференциала или планетарные шестерни

1.Боковая шестерня дифференциала или солнечная шестерня

Дифференциал состоит из небольшой конической шестерни, называемой боковой шестерней дифференциала или солнечной шестерней. Он установлен на внутренних концах каждой оси. В нем две конические шестерни соединены вместе, чтобы соединить ведущий и ведомый валы под углом 90 °.

2. Корпус дифференциала

Корпус дифференциала соединен с двухколесными осями и боковыми шестернями дифференциала. Он состоит из подшипников, которые вращают два полуоси.

3. Вал шестерни или поперечный штифт

Это две шестерни, и их опорный вал называется валом шестерни.Он установлен в корпусе дифференциала.

4. Полуоси или полуоси

Вал ведущей шестерни входит в зацепление с двумя шестернями дифференциала, соединенными с внутренними концами полуосей.

5. Зубчатый венец или зубчатое колесо

Зубчатое колесо также известно как зубчатое колесо. Он перемещается к фланцу на корпусе дифференциала. Кольцевая шестерня вращает корпус дифференциала.

6. Ведущая шестерня или коническая шестерня

Ведущая шестерня также известна как коническая шестерня. Он собран с корпусом дифференциала, который называется корпусом дифференциала или водилом.

Ведущий вал соединен с ведущей шестерней карданным шарниром и входит в зацепление с зубчатым венцом. Следовательно, когда водитель вращает вал, ведущая шестерня вращается, и, таким образом, вращается коронная шестерня.

7. Шестерни дифференциала или планетарные шестерни

В дифференциале используются планетарные шестерни. Поскольку оси планетарных шестерен вращаются вокруг общей оси солнца и коронной шестерни, которая совпадает и катится в середине дифференциальной системы.

Как работает дифференциал?

Мощность от двигателя передается на зубчатый венец через ведущую шестерню.Кольцевая шестерня соединена с крестообразной шестерней, которая составляет основу дифференциальной системы. Крестовина может свободно вращаться двумя разными способами: один вместе с коронной шестерней и два вокруг своей оси.

Крестовина входит в зацепление с двумя боковыми шестернями, поэтому мощность от двигателя передается от шестерни к левому и правому колесу. Рассмотрим несколько случаев.

Транспортное средство движется прямо: В этом случае крестовина вращается вместе с коронной шестерней, но не вращается вокруг своей оси.Шестерня паука будет толкать и заставлять боковые шестерни вращаться, и обе будут вращаться с одинаковой скоростью.

Автомобиль делает поворот: Spider gear играет здесь важную роль. Наряду с вращением зубчатого венца оно вращается вокруг собственной оси. Таким образом, зубчатая передача имеет комбинированное вращение.

При правильном зацеплении боковая шестерня должна иметь такую ​​же окружную скорость, как и у крестовины. Когда зубчатое колесо вращается, а также вращается, окружная скорость, как и левая сторона зубчатого колеса, является суммой вращательной и вращательной скоростей.

Но с правой стороны это разница между ними. Или левая шестерня будет иметь более высокую скорость по сравнению с правой. Вот так дифференциал успевает поворачивать левое и правое колесо с разной скоростью.

Типы дифференциала

Ниже приведены типы дифференциалов:

1. Открытый дифференциал
2. Дифференциал повышенного трения
3. Блокирующий дифференциал
4. Дифференциал с вектором крутящего момента
5. Дифференциал Torsen
6. Сварной дифференциал

1.Открытый дифференциал

Эти типы дифференциалов являются наиболее важными и позволяют изменять только частоту вращения или пробуксовку отдельных колес. В хороших дорожных условиях это позволяет внешнему колесу вращаться с большей скоростью, чем внутреннему.

Проблема возникает в плохих дорожных условиях, например, на мокрой дороге, снегу, льду или песке. Используя открытый дифференциал в вашем автомобиле, крутящий момент двигателя передается, даже если колесо имеет нулевое тяговое усилие, поэтому скользящая шина может свободно вращаться.

Открытые дифференциалы сегодня встречаются во многих автомобилях, поэтому ремонт дифференциала обходится дешевле, чем у других типов.

Преимущества открытого дифференциала	Недостатки открытого дифференциала
Это позволяет использовать разные скорости колес на одной оси, что означает отсутствие пробуксовки колес при повороте, как и внешняя шина. путешествовать дальше.	Когда тяга одного колеса уменьшается, это существенно ограничивает мощность, производимую транспортным средством. Если одно колесо не может рассеять столько мощности, другое получит столь же малый крутящий момент.
С точки зрения эффективности, потери энергии через дифференциал будут меньше, чем у других типов.

2. Дифференциал повышенного трения

Дифференциал повышенного трения работает аналогично открытому дифференциалу. В хороших дорожных условиях они передают крутящий момент на каждое колесо независимо.

Открытый дифференциал может привести к проскальзыванию шины при резком повороте или резком ускорении. Но дифференциал повышенного трения предотвращает передачу крутящего момента в шину скольжения (с наименьшим сопротивлением).

Это достигается за счет использования муфт и пластин внутри дифференциала. Это позволяет автомобилю преодолевать повороты, а автомобиль с открытым дифференциалом — нет. Гоночные автомобили, внедорожники и другие высокопроизводительные автомобили используют дифференциал повышенного трения.

Преимущества дифференциала повышенного трения	Недостатки дифференциала повышенного трения
Это позволяет использовать разные скорости вращения колес на одной оси, тем самым снижая износ шин по сравнению с заблокированным дифференциалом.	Он не может заблокироваться полностью, потому что системе требуется разница скоростей между двумя сторонами для передачи крутящего момента.
Это также позволяет колесу передавать крутящий момент с большим сцеплением.	Когда он используется слишком часто, эффект ЛСД будет уменьшен.
Он предлагает очень плавную работу, не имеет неуклюжести на низких скоростях, характерной для других типов LSD, которые перемещаются в ограниченном пространстве.

3.Блокировка дифференциала

В дифференциалах этих типов используется сцепление и пружины для приведения в действие блокировки, которая передает одинаковую мощность на каждое колесо, независимо от условий тяги. По сути, он образует цельную ось.

Преимущество заключается в способности блокировки дифференциала для достижения большего тягового усилия, потому что полный крутящий момент всегда доступен одному колесу и не ограничивается более низким сцеплением одного колеса.

На более высоких скоростях это недостаток, но при движении по бездорожью или скалолазанию — огромное преимущество.Они встречаются на многих внедорожниках и некоторых высокопроизводительных автомобилях.

Преимущества блокировки дифференциала	Недостатки блокировки дифференциала
Это может обеспечить крутящий момент для движения к колесу с большим сцеплением. В различных конструкциях это позволит большей части крутящего момента достигать земли при любом заданном состоянии поверхности.	Одним из недостатков блокировки дифференциала является то, что она не допускает разницы в скорости вращения правого и левого колес.Это означает дополнительный износ шин и, как следствие, заедание трансмиссии.
Он прочный, простой и очень эффективный.
Это решение для ситуаций заноса, когда желательно поддерживать постоянную скорость вращения колеса на оси.

4. Дифференциал с вектором крутящего момента

Этот тип дифференциала использует набор датчиков и электроники для получения данных от различных объектов (дорожное покрытие, положение дроссельной заслонки, система рулевого управления и т. Д.) для включения сцепления с электронным управлением и контроллера. Он известен как активный дифференциал.

Они работают максимально эффективно, обеспечивая поистине динамичное и эффективное вождение. Разница в векторизации крутящего момента наблюдается в высокопроизводительных заднеприводных и полноприводных автомобилях.

Преимущества дифференциала с вектором крутящего момента	Недостатки дифференциала с вектором крутящего момента
Это позволяет внешнему колесу передавать больший крутящий момент по мере приближения к повороту.	Хотя у него нет недостатков, он поражает двумя вещами: стоимостью и сложностью.
Это дает возможность проектировщику полностью контролировать, система может выбирать, при каких условиях транспортное средство будет передавать больше крутящего момента на любое одно колесо, а не реагировать.
Он может передавать до 100% потенциального крутящего момента на колесо.

5. Дифференциал Torsen

Torsen означает определение крутящего момента.Это типы дифференциала повышенного трения, в которых используется некоторое ускоренное передаточное число для создания удара без использования сцепления или сопротивления жидкости.

Этого можно достичь, добавив набор червячных шестерен к стандартной передаче открытого дифференциала. Эти червячные передачи, работающие на каждой оси, обеспечивают необходимое сопротивление для передачи крутящего момента.

Это достигается за счет того, что червячные шестерни находятся в непрерывном зацеплении друг с другом через соединенные прямозубые шестерни. Сплошная сетка между двумя сторонами дифференциала имеет то преимущество, что обеспечивает быстрый крутящий момент, что делает его чувствительным к изменяющимся дорожным и дорожным условиям.

Преимущества дифференциала Torsen	Недостатки дифференциала Torsen
Как только между ними возникает разница в скорости, он начинает передавать больший крутящий момент на более медленное колесо. Кроме того, он реагирует намного быстрее, чем ЛСД.	Когда колесо находится в воздухе, дифференциал Torsen работает аналогично открытому дифференциалу, и на ведущую ось передается очень небольшой крутящий момент. Это вполне приемлемо для дорожного движения, но может стать проблемой для более специализированных транспортных средств на трассе.
Эти системы не требуют регулярного обслуживания, поскольку действие дифференциала зависит от трения в шестерне.

6. Сварной или золотниковый дифференциал

Это тип заблокированного дифференциала, известный как золотниковый дифференциал. Он постоянно приварен к фиксированной оси открытым зазором. Обычно это делается в определенных ситуациях, когда особенности заблокированного дифференциала облегчают одновременное вращение обоих колес.

Обычно это не рекомендуется, потому что тепло от сварки может снизить прочность компонента и увеличить риск выхода детали из строя.

В завершение

Насколько мы уже говорили, дифференциал используется для привода пары колес, обеспечивая их вращение с разными скоростями. Это в основном обеспечивает пропорциональную скорость вращения левого и правого колеса.

Итак, надеюсь, я рассказал все о дифференциале и типах дифференциала. Если у вас есть вопросы или сомнения по поводу этой статьи, вы можете задать их в комментариях.Если вам понравилась эта статья, поделитесь ею с друзьями.

Подпишитесь на нашу рассылку, чтобы получать уведомления, когда мы загружаем новые сообщения.

Загрузите эту статью в формате PDF:

Вы можете прочитать больше интересных статей в нашем блоге:

1. 9 различных типов сцеплений и как они работают?
2. Типы коробок передач: детали, функции, принцип работы, схема [PDF]
3. Типы систем рулевого управления, которые должен знать каждый автомобильный инженер

Ресурсы:

Ведущие мосты — обзор

Глава 6

Глава 6 является посвящена всей трансмиссии автомобиля, включая традиционную муфту ведущего моста трансмиссии двигателя для обычного автомобиля.В этой главе также рассматриваются гибридные / электрические автомобили. Глава начинается с качественного и количественного описания цифровой управляющей электроники. Эта часть главы является расширением основных концепций электронного управления двигателем, представленных в главе 4. Обсуждение здесь касается практической цифровой электроники управления двигателем. В дополнение к качественному объяснению, аналитические модели разрабатываются для системы управления со ссылками на основную теорию систем с дискретным временем, приведенную в Приложении B.

Представлены различные законы контроля выбросов выхлопных газов и экономии топлива. Цели управления двигателем — соответствовать или превосходить правительственные нормы по выбросам газов, описанные в главе 4, при одновременной оптимизации важных характеристик двигателя, включая экономию топлива.

Одним из преимуществ цифрового управления является его способность компенсировать различные режимы работы двигателя, включая запуск, прогрев, ускорение, замедление и круиз, а также параметры окружающей среды (например.g., давление и температура окружающего воздуха). Практическое цифровое электронное управление двигателем способно адаптироваться к изменениям параметров транспортного средства, которые могут происходить, например, с возрастом транспортного средства. Как поясняется в главе 4, транспортное средство должно соответствовать или превышать требования к выбросам для определенного количества пройденных миль. Цифровое управление двигателем может гарантировать характеристики выбросов двигателя в течение определенного периода, будучи адаптивной системой управления, и это объясняется здесь.

Одной из конструктивных особенностей современных двигателей является система изменения фаз газораспределения (VVT), которая также называется фазированием по переменной величине (VVP) и которая может оптимизировать параметр, называемый объемным КПД (см. Главу 4).Здесь объясняется улучшение характеристик двигателя (при соблюдении требований к выбросам) за счет использования VVT / VVP, хотя механизм реализации VVP объясняется в главе 5 вместе с соответствующим приводом. Объясняется подсистема управления для VVP, и разрабатываются соответствующие аналитические модели. Характеристики динамического отклика системы VVP важны для относительно быстрых изменений скорости вращения. Модели VVP в этой главе являются динамическими и используются для анализа динамических характеристик системы.

Еще одна подсистема электронного управления двигателем — регулировка холостого хода (ISC). Существуют условия эксплуатации автомобиля, при которых ISC может поддерживать работу двигателя с минимальным расходом топлива на холостых (то есть самых низких рабочих) оборотах. Например, если транспортное средство остановлено по выбору оператора или по управлению движением, чтобы избежать перезапуска двигателя, оно работает под управлением цифровой системы управления двигателем на заранее определенной скорости холостого хода. Кроме того, транспортному средству, движущемуся под уклон, может не потребоваться мощность двигателя для поддержания желаемой скорости.В этом случае цифровое управление двигателем поддерживает холостой ход. Изложена теория работы подсистемы ISC цифрового управления двигателем, и разработаны аналитические модели для описанной конфигурации. Кроме того, анализ производительности подсистемы ISC показывает, что ISC является адаптивным управлением.

Важно отметить, что на момент написания этой статьи существуют транспортные средства, для которых ISC не единственная в снижении расхода топлива для остановленного транспортного средства. Усовершенствования в системах запуска двигателя позволили выключить двигатель, если транспортное средство остановлено на достаточно долгое время.Повторное нажатие на педаль газа водителем вызывает по существу мгновенный запуск двигателя, так что ускорение может происходить относительно быстро. Однако ISC может поддерживать холостые обороты в течение короткого промежутка времени, пока двигатель не выключится автоматически. Транспортные средства с этой функцией могут значительно снизить общий расход топлива, особенно те, которые эксплуатируются в городских условиях с интенсивным движением. Эта функция автоматического запуска / остановки двигателя обычно используется в гибридных транспортных средствах.

В этой главе также объясняется электронное управление зажиганием, которое включает в себя управление так называемой синхронизацией зажигания.Время зажигания относится к угловому положению коленчатого вала относительно верхней мертвой точки (ВМТ), то есть угловому положению коленчатого вала, при котором поршень находится в точной верхней точке такта сжатия (также обсуждается в главе 4). Глава 6 также дает качественное объяснение и частичную аналитическую модель замкнутой системы автоматического управления зажиганием.

Объяснение электронного управления трансмиссионной (автоматической) частью трансмиссии и механической связи трансмиссии с осями ведущих колес (например,g., дифференциал) включены в эту главу. Дан краткий обзор механических компонентов с иллюстрациями. Представлено качественное объяснение и аналитические модели этих компонентов (включая гидротрансформатор). Объясняется метод выбора передаточного числа, включая исполнительные механизмы, задействованные для электронного управления, а также механизмы и исполнительные механизмы методов блокировки гидротрансформатора в контексте автоматических трансмиссий с электронным управлением.

Большая часть главы 6 посвящена гибридным электромобилям (HEV).Этот раздел начинается с описания физических конфигураций двух основных категорий HEV, которые известны, соответственно, как последовательные или параллельные HEV. Это объяснение включает блок-схемы двух типов HEV и объяснение их работы. Аналитические модели разработаны для электрической части трансмиссии HEV на основе обсуждения электродвигателей в главе 5.

Анализ рабочих характеристик основан на этих аналитических моделях. Анализ производительности приводит к объяснению контроля HEV.Этот элемент управления имеет множество функций, включая выбор источника механической энергии двигателя внутреннего сгорания или электродвигателя. Процесс сохранения энергии во время замедления или торможения включает преобразование электродвигателя в генератор и сохранение выходной электроэнергии, производимой генератором, в аккумуляторной батарее транспортного средства. В этом разделе главы 6 дается объяснение механизмов, с помощью которых HEV обеспечивает более высокую экономию топлива по сравнению с транспортным средством с двигателем внутреннего сгорания сопоставимого размера и веса.

Аналитические модели производительности связывают крутящий момент и мощность электродвигателя с этим возбуждением. Типичный HEV с приводом от асинхронного двигателя объясняется с помощью аналитических моделей и электрического напряжения возбуждения. Во время работы электродвигателя с двигателем HEV (при выключенном двигателе) электроэнергия поступает от аккумуляторных батарей автомобиля. Уровень напряжения этих батарей приблизительно постоянен и несовместим с напряжениями переменного тока, необходимыми для работы приводного электродвигателя.В главе 6 объясняется механизм генерирования напряжений возбуждения двигателя, необходимых для работы двигателя с мощностью и скоростью, необходимыми для любого данного рабочего состояния транспортного средства. Здесь представлены иллюстративные принципиальные схемы и / или блок-схемы для преобразования напряжения в HEV.

Глава 6 завершается обсуждением чисто электрического транспортного средства (EV). У такого транспортного средства есть некоторые компоненты, найденные в HEV, но у него нет двигателя внутреннего сгорания. Ссылка сделана на аналогичные компоненты, найденные в HEV.

Torsen | автомобили с полным приводом, автомобили 4×4, грузовики с полным приводом, 4motion, quattro, xDrive, SH-AWD, Haldex, Torsen, wiki

torsen с автоматической блокировкой дифференциала (Править) Дифференциал Torsen — это механический самоблокирующийся межосевой дифференциал, который регулирует мощность между передней и задней осями в соответствии с потребностями. Слово «Torsen» состоит из слов «крутящий момент» и «определение», что указывает на то, что дифференциал работает на основе определения крутящего момента.Он реагирует на изменяющиеся силы вращения между входным и выходным валами (передний и задний мост). Это обеспечивает возможность переменного распределения крутящего момента между осями. В дифференциале Torsen две выходные шестерни соединены между собой червячными передачами. Они ограничивают высокие дифференциальные скорости вращения, но все же уравновешивают скорости при прохождении поворотов. Главный недостаток дифференциала Torsen заключается в том, что когда на одной из осей не регистрируется крутящий момент, дифференциал не блокируется. Дифференциал Torsen не способен передавать 100% крутящего момента на одну из осей.В реальной жизни это означает, что когда одна ось полностью теряет сцепление с дорогой (очень низкое сцепление с дорогой на льду или если колеса подняты в воздух), автомобиль не может двигаться. См. Audi. См. Тест роликов Audi Q5 quattro и BMW X3 xDrive Считаете ли вы, что эта информация об автоматической блокировке дифференциала Torsen неверна? Отправьте нам то, что вы знаете, или оставьте комментарий ниже. В оригинальном Torsen T-1 (тип A) используются косозубые шестерни с перекрещенными осями для увеличения внутреннего трения.Тип I может быть разработан для более высоких коэффициентов смещения крутящего момента, чем Тип II, но обычно имеет более высокий люфт и потенциальные проблемы с шумом, вибрацией и жесткостью (NVH) и требует точной настройки / установки. Рисунок: T-1 (Тип A) Считаете ли вы, что эта информация о Т-1 неполная? Отправьте нам то, что вы знаете, или оставьте комментарий ниже.

Более поздний Torsen T-2 (тип B) использует параллельную передачу для достижения аналогичного эффекта.Существует также специальное применение Т-2, известное как Т-2R (RaceMaster). Рисунок: Т-2 (Тип B) У вас есть лучшие фотографии или видео Т-2, которыми вы можете поделиться? Пожалуйста, отправьте их! Последний Torsen T-3 (тип C) представляет собой дифференциал планетарного типа, в котором номинальное разделение крутящего момента не 50:50. Тип C доступен как в одинарной, так и в сдвоенной версии; дифференциал Torsen Twin C имеет передний и центральный дифференциалы в одном устройстве. Рисунок: Т-3 (Тип C) (Источник: Википедия) Рисунок: Дифференциал Torsen типа I с автоматической блокировкой Рисунок: Дифференциал Torsen типа II с автоматической блокировкой Рисунок: Межосевой дифференциал Audi Torsen тип 1 (1) Рисунок: Межосевой дифференциал Audi Torsen тип 1 Рисунок: Межосевой дифференциал Audi Torsen типа 1 в разобранном виде Рисунок: Torsen типа II (слева) и Torsen типа I Рисунок: Дифференциал планетарной передачи Torsen типа III Рисунок: Дифференциал планетарной передачи Torsen типа III на Audi quattro Рисунок: Как работает дифференциал Torsen.Принцип работы. Вы видели лучшее описание Т-3 в сети? Отправьте нам ссылку или опубликуйте ее в комментарии ниже!

Это Wiki, поэтому не стесняйтесь исправлять любые фактические или грамматические ошибки. Протестируйте здесь перед публикацией.

Javacript требуется для справки и просмотра изображений.

1

Как это работает | Блокировка дифференциала

Общая информация

Aussie Locker — это полностью автоматическое и точное устройство автоматической блокировки дифференциала, которое не требует каких-либо ручных операций для активации.Он не требует никаких переключателей, внешних компрессоров, электрических кабелей, воздушных линий или пневматического управления. В основе Aussie Locker лежит простая и инновационная механическая конструкция, в которой используются два различных набора сил: «приводимые от земли» силы, действующие на колесо при прохождении поворота (заставляющие внешнюю часть колеса поворачиваться быстрее), и силы, приводимые двигателем. трансмиссия. Комбинация этих двух наборов противодействующих сил и уникального дизайна Aussie Locker позволяет автоматически блокировать и разблокировать ведущие шестерни, когда автомобиль поворачивает или требует дифференциального действия.

Чем австралийский шкафчик отличается от стандартного дифференциала

Стандартный дифференциал предназначен для выполнения двух основных операций, связанных с тягой; Передача мощности двигателя через трансмиссию на колеса. Разрешить «дифференциальное действие», т. Е. Позволить колесам двигаться с разными скоростями, чтобы обеспечить возможность поворота без повреждения трансмиссии или шин. Традиционная конструкция дифференциала допускает бесступенчатую регулировку диапазона дифференциации от 50:50, когда оба колеса вращаются с одинаковой скоростью (движение по прямой) и передаточным числом 100: 0, когда одно колесо вращается свободно, а другое вообще не движется (не то, с чем вы хотите столкнуться при движении по бездорожью).Традиционный дифференциал также позволяет передавать всю мощность по «пути наименьшего сопротивления», что нормально на шоссе, потому что оба колеса имеют некоторую степень тяги, но на бездорожье вам часто требуется значительная мощность и в этом случае даже небольшая разница в сцеплении. может привести к пробуксовке колес и последующей потере тяги.

Дифференциал повышенного трения (LSD) — это просто стандартный дифференциал (также называемый открытым) с фиксированным смещением или механизмом динамического смещения, который служит только для «частичной« блокировки »двух осей посредством дисков сцепления или специальной конструкции шестерни.Тем не менее, большинство из них требует, чтобы оба колеса сохраняли некоторое сцепление с землей для работы, и даже когда новое колесо будет вызывать неконтролируемое вращение колеса в воздухе, что будет совершенно неэффективным там, где требуется тяга на бездорожье. Aussie Locker преодолевает недостаток тяги стандартного дифференциала и дифференциала повышенного трения, чтобы обеспечить разделение мощности 50:50 при движении независимо от состояния грунта, но при этом все еще позволяя при необходимости действовать дифференциал.

Простое объяснение операции Aussie Locker

Механизм Aussie Locker позволяет колесу вращаться быстрее, чем скорость приводящего его дифференциала (дифференциация), но никогда не позволяет колесу вращаться медленнее, чем скорость вращения дифференциала и двигателя (тяга).Следовательно, колесо никогда не может перестать вращаться, если его ведет двигатель, но в повороте его можно заставить действительно вращаться быстрее. В отличие от стандартного дифференциала, двигатель никогда не может вести одно колесо быстрее другого.

100% принудительная блокировка

Aussie Locker имеет принудительную блокировку, что означает отсутствие проскальзывания при блокировке. Все детали механически прочны. В отличие от этого дифференциал повышенного трения не имеет принудительной блокировки и допускает проскальзывание и «раскрутку» одного колеса i.е. вращение одного колеса с удвоенной дифференциальной скоростью, в то время как другое колесо, имеющее тягу, остается неподвижным. С системой «Aussie Locker» вы всегда получаете 100% тяги и тяги на оба колеса.

Принцип динамической блокировки

В отличие от некоторых других типов шкафчиков, у австралийского шкафчика есть принцип блокировки и разблокировки, который является динамическим. Динамический в том смысле, что чем больше приложено мощности, тем сложнее он блокируется, поэтому для его фиксации не требуется больших сил смещения, действующих на него.Силы смещающей пружины незначительны, и их можно легко сжать двумя пальцами. В результате получается шкафчик, который можно легко запирать и открывать даже при движении по очень скользким поверхностям, таким как грязь и мокрая трава. Механизм блокировки настолько чувствителен, что колесо можно вывести из зацепления одним пальцем, когда колесо приподнято над землей. Инженерная философия «австралийского шкафчика» основана на двух наборах противодействующих сил, но упрощена по сравнению с другими конструкциями автоматических шкафчиков. В основном на две зубчатые передачи действуют две силы.Один действует, чтобы разблокировать кулачковые и осевые шестерни за счет конструкции зубьев шестерни и воздействия сил, приводимых к грунту, действующих на колесо при прохождении поворотов. Другой блокирует кулачковые и осевые шестерни из-за кулачкового действия поперечного вала и ведущей оси из-за 4-мерной спиральной канавки кулачка с опорными поверхностями под воздействием мощности двигателя. В зависимости от ситуации, шкафчик может либо отсоедините ведущие шестерни, т.е. если сила дифференциала действует на колесо и вращает его быстрее, чем колесо приводится в движение дифференциалом и двигателем, то эта сторона может свободно отключаться и разблокироваться, обеспечивая действие дифференциала.

Передача нагрузки и прочность

В конструкции Aussie Locker используется большое количество очень низкопрофильных зубцов, которые в совокупности выполняют все функции наклона и движения. Мощность двигателя передается через плоские поверхности всех 20 зубьев одновременно, а не через оригинальный стандартный дифференциал, который имеет только 2 или 4 зубца, ведущих одновременно, при этом вся сила передается между двумя точками на изогнутой поверхности шестерни и боковой поверхности. зубья шестерни. Aussie Locker имеет в 2-5 раз большую площадь поверхности, по которой передается мощность двигателя.Это означает, что Aussie Locker может справиться с мощностью двигателя, часто встречающейся в модифицированных внедорожниках с большими шинами. Конструкция блокиратора приводит к блокировке шестерен при движении по сравнению с проскальзыванием и скольжением, которое происходит, когда традиционные крестовины и боковые шестерни поворачиваются и зацепляются.

Постоянные 4WD

Как и все автоматические шкафчики, Aussie Locker нельзя использовать на передних осях автомобилей с постоянным 4-колесным приводом. Некоторые производители автомобилей предлагают опцию неполного рабочего дня с полным приводом и могут быть установлены автоматические запирающиеся шкафчики.Некоторые владельцы автомобилей устанавливают комплекты для неполного рабочего дня или используют ступицы свободного хода.

Высокопрочный сверхпрочный сплав, производство США

Aussie Locker изготовлен из закаленной легированной стали 9310, произведенной на заводах в США.

Типы дифференциалов

и сравнение фиксаторов мостов

Сравнение блокировок дифференциала

Современные автомобильные дифференциалы доступны во многих различных стилях, от стандартных открытых дифференциалов до моделей с ограниченным скольжением, до выбираемых и автоматических шкафчиков и фиксированных золотников, которые вообще не имеют функции дифференциала.В этой статье мы подробно рассмотрим самые популярные дифференциалы послепродажного обслуживания, доступные сегодня, чтобы вы могли выбрать наиболее подходящий для своей области применения.

---

НОВИНКА! — Сравнение дифференциальных шкафов — Перейти к видео!

---

НОВИНКА! — Нужна помощь с дифференциалами и шкафчиками? Ознакомьтесь с новым разделом комментариев ниже!

Что такое дифференциал?

При повороте автомобиля внешнее колесо вращается быстрее, чем внутреннее, поскольку оно преодолевает большее расстояние.Дифференциал позволяет передавать мощность на оба колеса, позволяя им вращаться с разной скоростью.

Для более глубокого понимания, обязательно посмотрите это классическое видео о том, как работает дифференциал.

Что делает блокиратор дифференциала?

Стандартный «открытый» дифференциал отлично работает, когда обе шины находятся на поверхности с высоким сцеплением, однако, если одна шина теряет сцепление (на льду или поднимается в воздухе), то вся мощность, подаваемая на ось, забирает путь наименьшего сопротивления и вращать только эту свободную шину.Чтобы предотвратить передачу мощности на колесо с небольшим сцеплением или без него, необходим блокирующий механизм, чтобы передать эту мощность на шину с большим сцеплением, чтобы транспортное средство могло продолжать движение вперед. Дифференциал с таким механизмом блокировки называется блокировкой дифференциала или просто «шкафчиком».

[Видео: внутри открытого дифференциала]

Эта статья о дифференциальном сравнении принадлежит © Copyright Crawlpedia.com — Запрещается перепечатывать или перепечатывать без письменного разрешения.

Блокировка дифференциала типов

Блокируемые дифференциалы

бывают различных форм и функций, начиная от небольшого ограниченного скольжения, используемого во многих OEM-приложениях, и заканчивая катушкой, предназначенной только для гонок, которая постоянно блокирует колеса вместе и не имеет функции дифференцирования. Несмотря на то, что за прошедшие годы появилось много уникальных конструкций дифференциалов, наиболее популярными дифференциалами с блокировкой, используемыми сегодня, являются следующие:

НОВИНКА! — Нужна помощь с дифференциалами и шкафчиками? Ознакомьтесь с новым разделом комментариев ниже!

Дифференциал повышенного трения

Дифференциалы повышенного трения, также известные как дифференциалы Posi или Trac-Lock, используют муфты и пружины для увеличения трения шестерен дифференциала и предотвращения их вращения на разных скоростях.В том случае, если одно колесо теряет сцепление с дорогой, мощность по-прежнему будет передаваться через сцепления на другую шину до порога фрикционных дисков. Агрессивно настроенный дифференциал повышенного трения заставит две шины вращаться вместе, в то время как слегка настроенный дифференциал повышенного трения будет передавать только минимальную мощность. Ключом к хорошо работающему дифференциалу повышенного трения является выбор правильных фрикционных дисков, нагрузки пружины, трансмиссионного масла и модификаторов трения для данной области применения.

Самая большая проблема с дифференциалами повышенного трения заключается в том, что каждый раз, когда автомобиль поворачивается и шины вынуждены вращаться с разной скоростью, сцепления трутся друг о друга и вызывают износ.Как и в механической коробке передач, сцепления со временем изнашиваются и становятся все менее и менее эффективными, пока в конечном итоге не перестанут приносить пользу. Хотя большинство дифференциалов повышенного трения можно восстановить, сложно оправдать затраты, зная, что он будет изнашиваться снова и снова, в то время как дифференциал Torsen справляется с этой задачей лучше, и вся конструкция шестерен никогда не будет нуждаться в обслуживании.

После износа ограниченного трения мы настоятельно рекомендуем установить дифференциал Torsen или Eaton TrueTrac.

[Видео: внутри дифференциала повышенного трения]

Эта статья о дифференциальном сравнении принадлежит © Copyright Crawlpedia.com — Запрещается перепечатывать или перепечатывать без письменного разрешения.

Дифференциалы Torsen

Дифференциалы

Toresn, включая Eaton TrueTrac, работают по простому принципу червячной передачи: червячная передача может вращать прямозубую шестерню, а прямозубая шестерня не может вращать червячную передачу.Хотя это может быть сложно визуализировать, в дифференциале Torsen мощность подается на прямозубые шестерни, прикрепленные к водилу дифференциала, которые затем вращают червячную шестерню на каждой оси. Когда автомобиль поворачивается, полуоси будут вращаться с разными скоростями (фактически вращаясь напротив друг друга), что заставляет червячные шестерни на валах вращать прямозубые шестерни на водило. Прямозубые шестерни соединены с другим набором боковых шестерен, которые блокируют их вместе с соотношением 1: 1, что ограничивает разницу в скорости между двумя шинами.Поскольку это соотношение зафиксировано, даже если одна шина вращается на льду, другая шина будет вынуждена повернуться и двинуть автомобиль вперед.

Текущие версии Torsen, такие как TrueTrac, отказались от прямозубых и червячных передач в пользу червячных колес, которые обеспечивают более плавную работу. Эта новая конструкция позволяет обеим шестерням вращаться друг с другом, как в открытом дифференциале, однако угол зубьев шестерен был специально настроен таким образом, чтобы трение скольжения между ними действовало как механизм блокировки.Любое движение, выходящее за рамки обычных условий движения, заставляет дифференциал «блокироваться» и передавать мощность на оба колеса, сохраняя при этом передаточное отношение дифференциала 1: 1.

Доступные сегодня дифференциалы типа

Torsen не требуют каких-либо модификаторов трения или добавок, поскольку их внутренние шестерни спроектированы для использования с обычным трансмиссионным маслом. Использование синтетической смеси или полностью синтетического трансмиссионного масла не повредит дифференциал, но немного снизит коэффициент смещения крутящего момента.

В ситуациях с нулевым сцеплением, когда шина находится в воздухе, дифференциал Torsen не сможет самостоятельно передавать мощность на шину на земле из-за отсутствия дифференцирующей силы. Быстрое решение этой проблемы — слегка нажать на тормоз, чтобы обеспечить сопротивление свободному колесу, а затем подать газ, чтобы заблокировать механизм Torsen. (Эта процедура называется модуляцией тормоз-дроссель и преподается военными США всем водителям Хамви.)

Дифференциалы

Torsen зависят от направления, поэтому для переднего моста и обратного вращения требуются блоки обратного вращения.

[Видео: внутри дифференциала Torsen]

Детройт Локеры

Detroit Lockers, иногда называемые безредукторными дифференциалами, используются с начала 1940-х годов и зарекомендовали себя как чрезвычайно надежные и эффективные во всем, от скалолазания до дрэг-рейсинга. В отличие от большинства блокируемых дифференциалов, которые открыты и используют систему блокировки для блокировки осей, шкафчик Detroit остается в заблокированном положении и разблокируется только временно, когда к нему прилагается достаточно большая дифференцирующая сила.Шкафчик чрезвычайно прост и состоит всего из 3-х трещоточных шестерен (одна прикреплена к водилу, а другая — на каждой оси), которые прижимаются друг к другу парой тяжелых пружин. Когда к шестерням прилагается большая дифференцирующая сила, это заставляет одну из боковых шестерен двигаться вверх и через зубья на несущей шестерне, которая отсоединяет эту ось от дифференциала на разделительный момент.

Благодаря своей конструкции шкафчик Detroit идеально подходит для трейлраннинга, скалолазания, гонок по бездорожью, дрэг-рейсинга и тяжелого коммерческого оборудования.К сожалению, в дизайне есть несколько причуд, которые не делают его отличным выбором для уличных транспортных средств. Во-первых, зазор между зубьями на шестернях допускает некоторую слабину в движении, поэтому каждый раз, когда вы нажимаете или отпускаете дроссель, он будет отставать и немного дергаться. Кроме того, поскольку для отключения блоку требуется довольно много дифференцирующей силы, вождение в условиях низкого сцепления, таких как дождь или снег, может немного нервировать, потому что Detroit Locker имеет тенденцию неожиданно заклинивать или открываться. Наконец, каждый раз, когда автомобиль поворачивается и зубья боковых шестерен перекрывают друг друга, устройство издает громкий щелчок или хруст, который раздражает в городе и за его пределами.

Шкафчики

Detroit доступны как в виде полных несущих дифференциалов, так и в виде небольших блоков, называемых «шкафчиками для обеденных ящиков», которые заменяют только крестовины в открытом корпусе дифференциала. Шкафчики для ланчбоксов в стиле детройт предлагаются различными производителями и очень популярны, потому что они доступны по цене, эффективны и не требуют снятия дифференциала с транспортного средства для их установки.

Дифференциалы

Detroit Locker не рекомендуется использовать для управляемых осей, если ступицы не могут быть отключены для использования на поверхностях с высоким сцеплением.

Следующие шкафчики также основаны на том же принципе, что и Детройтский шкафчик:

[Видео: Внутри раздевалки Детройта]

Шкафчики с возможностью выбора (воздушные)

ARB Air Locker и Yukon Zip Lockers используют сжатый воздух для преобразования открытого дифференциала в полностью заблокированную катушку. Сжатый воздух из воздушного компрессора, воздушного баллона или баллона с CO2 течет по воздуховоду к электрическому соленоидному клапану, который открывается, позволяя потоку воздуха поступать в воздушный шкафчик при нажатии переключателя.В дифференциале воздуховод питает кольцо, которое прилегает к подшипникам и имеет 2 уплотнительных кольца, между которыми воздух проходит через небольшое отверстие в шейке подшипника. Внутри рундука сжатый воздух проталкивает стопорную шайбу на одну из боковых шестерен дифференциала, чтобы зафиксировать ее на водиле. Как только внутренние крестовины заблокированы, дифференциал превращается в катушку, и обе шины вращаются вместе. Как только давление воздуха будет сброшено, внутренние пружины вернут зацепляющуюся втулку в исходное положение, и запирающий механизм снова откроется и снова откроет дифференциал.

ARB Air Locker — самые популярные выбираемые шкафчики на рынке сегодня, потому что они существуют с конца 1970-х годов и предлагают шкафчики для гораздо большего числа применений, чем любой другой блокируемый дифференциал. Тем не менее, у дизайна есть свои проблемы. Система блокировки слишком сложна, поскольку для ее открытия требуется электрический выключатель, чтобы открыть электрический соленоид и запустить воздушный компрессор, чтобы подавать воздух в дифференциал и механически блокировать крестовины.Есть также много вещей, которые могут легко выйти из строя или выйти из строя, начиная от утечек воздуховодов и заканчивая поврежденными уплотнительными кольцами и неисправными электрическими соединениями или даже перегоревшим предохранителем. В конечном итоге, когда воздушный шкафчик работает и установлен правильно, он работает очень хорошо.

[Видео: внутри воздушного ящика ARB]

Съемные шкафчики (электрические)

Электрические шкафчики, или, как их чаще называют, электронные шкафчики, используют электрический ток, чтобы задействовать механизм блокировки в держателе, чтобы преобразовать открытый дифференциал в золотник.Говоря более конкретно, электрический ток возбуждает электромагнит, который оказывает давление на серию кулачков шарикоподшипника, которые используют вращающую силу дифференциала, чтобы заблокировать одну из боковых шестерен с водилом дифференциала. Когда ток отключается, пружины возвращают шарикоподшипники в исходное положение, и рундук снова превращается в открытый дифференциал. Электронные шкафчики — это самый простой тип выбираемых шкафчиков для установки, потому что от переключателя на приборной панели до дифференциала нужно провести только один небольшой провод.

Eaton E-Locker — единственный доступный на сегодняшний день электрический шкафчик для запчастей. Хотя многие современные грузовики, джипы и внедорожники предлагают дополнительные электронные шкафчики с завода, они часто закупаются у зарубежных производителей и производятся по гораздо более низким стандартам.

Одним из недостатков конструкции кулачка с шарикоподшипником является то, что он имеет тенденцию застревать в заблокированном положении даже после выключения блокировки, пока к дифференциалу прилагается крутящий момент.Это означает, что вам нужно поднять дроссельную заслонку, чтобы дать устройству выйти из зацепления. Точно так же, когда устройство задействовано, переключение с прямого на обратное (или наоборот) требует, чтобы кулачки разматывались и вращались в обратном направлении для повторного включения в противоположном направлении, что иногда может казаться немного неряшливым или неуклюжим.

Auburn Gear производит и электрический шкафчик под названием Ected Max-Locker, который представляет собой одновременно ограниченное скольжение со сцеплением и электрический шкафчик, однако мы не рекомендуем это устройство по тем же причинам, по которым мы не рекомендуем дифференциалы повышенного трения.

[Видео: внутри электронного шкафчика Eaton]

Съемные шкафчики (ручные)

Компания

OX Off Road, LLC разработала запирающийся вручную шкафчик под названием OX Locker, который запирается и отпирается с помощью установленного в кабине рычага переключения передач, который соединен с дифференциалом с помощью троса переключателя. Чтобы включить шкафчик, вы просто переместите рычаг переключения передач в заблокированное положение, а чтобы отключить шкафчик, вы вернете его в открытое положение.Переключатель имеет подпружиненную манжету принудительного зацепления и ручку, которую также можно повернуть, чтобы зафиксировать на месте. В дифференциале трос переключателя перемещает вилку переключения, которая перемещает внутреннюю зацепляющую втулку по одной из боковых шестерен, чтобы зафиксировать ее движение относительно водила. Когда переключатель перемещается обратно в открытое положение, втулка перемещается назад, позволяя дифференциалам снова двигаться свободно.

OX Locker требует прокладки троса переключателя от дифференциала к переключателю, поэтому при заказе компонентов требуются некоторые измерения, а путь троса должен быть ровным, с большими дугами и держаться подальше от движущихся частей и сильного нагрева.

Электрические и воздушные переключатели доступны для OX Locker, однако мы считаем, что эти опции лишают простоту, надежность и положительную механическую обратную связь конструкции.

Еще одна интересная особенность Ox Locker заключается в том, что в случае отказа троса в крышку дифференциала можно вставить блокировку Drive Away Lock (продается отдельно), чтобы заблокировать дифференциал в заблокированном положении. Это превращает шкафчик в катушку до тех пор, пока не будет снят болт блокировки отвода.

[Видео: Внутри шкафчика для быков]

Золотники

Золотник дифференциала — это вообще не дифференциал. Золотник фиксирует оба полуоси вместе, так что они всегда будут вместе вращаться. Золотники используются исключительно для гонок по пустыне, альпинизма, грязевых гонок и других внедорожных применений, где дифференциал не нужен, а надежность и прочность имеют решающее значение. Отсутствие дифференциального механизма также является причиной того, что катушку нельзя использовать на уличном транспортном средстве.

За исключением нескольких редких исключений, золотники следует устанавливать только на задние неуправляемые оси. Установка катушки на переднюю ось вызовет значительное внутреннее заедание во время поворотов и создаст чрезмерное напряжение и нагрузку на полуоси и карданные шарниры. Вместо этого для передних осей, соединенных с задними осями с намоткой, мы рекомендуем использовать Detroit Locker или Selectable Locker.

Самый распространенный тип золотника — это полная шпуля, которая заменяет весь корпус дифференциала.Для чего-то более дешевого и простого в установке, мини-катушки заменяют только внутренние крестовины, похожие на Детройтский шкафчик в стиле «ланчбокс». Наконец, есть инженерный способ постоянного преобразования открытого дифференциала в золотник путем сварки звездочек вместе, который обычно называют «шкафчиком Линкольна» (названный в честь марки сварщика).

[Видео: внутри полной катушки]

Видео: сравнение блокировок дифференциала

Другие ресурсы по осям и трансмиссиям

Искатель передаточного числа
Калькулятор передаточного числа
Параметры настройки кольца и шестерни
Толстые шестерни и тормозные диски
3.55 и 4.10 Варианты передач

Внешняя ссылка: Русский перевод русского Dodge Ram Club

Пожалуйста, включите JavaScript, чтобы просматривать комментарии от Disqus.

(PDF) Разработка и анализ открытого дифференциала

Субхаджит Конар и Виджай Гаутам

Международный журнал передового производства и промышленного проектирования

| ИДЖАПИ | ISSN: 2455–8419 | www.ijapie.org | Vol.4 | Проблема. 2 | 2019 | 12 |

Уравнение AGMA [23] вводит динамические эффекты в рассмотрение

для лучшего проектирования. Критерий Льюиса также принимает во внимание динамические эффекты

, но уравнения Герца

не учитывают и, следовательно, дают более высокую величину напряжения.

Результаты контактного напряжения, полученные из FEA, более

реалистичны, так как моделирование и граничные условия

применяются в соответствии с реальными требованиями и бросают вызов предположению

, что только один зуб шестерни находится в контакте в момент времени

и передающей силы и, следовательно, рассчитано на

меньше, чем рассчитанное другими методами.Хотя аналитические методы

намного легче понять инженерам

и обеспечивают гибкость, позволяющую мгновенно получать прогнозируемые результаты

в зависимости от проектных параметров и сделанных предположений

.

Материал, выбранный для дифференциала — AISI 4340. Расчетное максимальное напряжение изгиба

и максимальное контактное напряжение

значительно ниже предельного значения. Коэффициент безопасности

больше 1 для обоих напряжений.

8. ВЫВОДЫ

На основе сравнения результатов, полученных из

, теоретический и численный анализ максимального изгиба

напряжения и максимального контактного напряжения на зубьях шестерни с использованием уравнения Льюиса

, уравнения AGMA и уравнения контактных напряжений Герца и

Программа FEM ABAQUS, представленная в этой статье

, делает следующие выводы:

 Материал, выбранный для дифференциала, — AISI

4340.Расчетное максимальное напряжение изгиба и максимальное контактное напряжение

значительно ниже предельного значения

. Достигнутый коэффициент безопасности превышает 1

для обоих критериев.

 Изгиб и контактное напряжение зубьев шестерни дифференциала

рассчитываются с использованием уравнений Льюиса, Герца

, уравнений AGMA и FEA. Наблюдается

, что критерий Льюиса очень консервативен, чем

AGMA и FEA.

 Напряжения, рассчитанные по аналитическим уравнениям,

находятся в допустимых пределах и хорошо согласуются с результатами, полученными из FEA,

.

СПРАВОЧНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

1) Х. Байракчекен, «Анализ отказов автомобильного вала-шестерни дифференциала

», Технический анализ отказов,

13 (8), 1422-1428, 2006.

2) (2018) [Online ]. Доступно: https: //www.quora.com/

Кто изобрел-дифференциал-привод

3) Амато Т., Френдо, Ф. и Гуиджиани, М., 2004, Обработка поведения

транспортных средств с заблокированной системой дифференциала.

Документ, представленный на Fisita 2004, Барселона, Испания, 23–27

мая 2004 года.

4) (2018) [онлайн] Доступно: https: //en.wikipedia.org/wiki/So

uth -cting_chariot

5) Ф. Френдо, Г. Греко и М. Гуиджиани, «Критический обзор схемы управляемости

и уклона недостаточной поворачиваемости для автомобилей

с заблокированным дифференциалом», Динамика систем автомобиля,

44 (06), 431- 447, 2006.

6) М.Гадола, Д.Чиндамо, Г.Легнани, и Комини,

М., «Обучение проектированию автомобильных подвесок для

студентов инженерных специальностей: устранение разрыва между САПР и

инструментами CAE с помощью комплексный подход », International

Journal of Mechanical Engineering Education,

030641 62803, 2017.

7) Г. Мастину, Э. Баттистини,« Влияние дифференциалов повышенного трения

на устойчивость заднего привода.

автомобилей, движущихся по ровной дороге с сухой поверхностью »,

International Journal of Vehicle Design, 14 (2-3), 166-183,

1993.

8) А. Михайлидис, И. Неранцис, «Последние разработки в конструкции дифференциала

для автомобилей», In Power Transmission

pp. 125–140 Springer, Dordrecht, 2013.

9) А. Дониселли, Г. Мастину , Р. Кал, «Контроль тяги для переднеприводного автомобиля

», Vehicle System Dynamics, стр.

87-104, 2008.

10) А. Сингх, Л. Кумар, Б. К. Деванган, П. к. . сен, С. К.

бохидар, «Исследование дифференциальной системы транспортных средств»,

Международный журнал научных исследований и управления

(IJSRM), 2014.

11) А. Суханеа, Р. С. Ранаа, Р. Пурохитб, «Перспективы дифференциала

Torsen в системе трансмиссии четырехколесного автомобиля

», Материалы сегодня: Труды 5

(2018) 4036–4045,2017.

12) (2018) Список уровней Garfield Kart [Онлайн]

Доступно: https: //steamcommunity.com/sharedfiles/filedet

ails /? Id = 1462213589

13) JM Karande, NS Uttekar, VP Patil, SA Gawade,

«Производство простой системы блокировки дифференциала»,

Международный журнал инженерных технологий,

Управление и прикладные науки, 2015.

14) AC08286419, А. (Ред.), Динамика систем транспортных средств:

международный журнал механики транспортных средств и мобильности.

Taylor & Francis, 1972.

15) (2018) [Online] Доступно: http://themechanic.