Что такое дифференциал в машине
Наверное, каждому водителю легкового автомобиля знакома ситуация, при которой одно из ведущих (передних или задних) колёс, попавшее на лёд или мокрую траву, будет работать с бешеной скоростью, а второе находится в полном спокойствии. В результате машина не может тронуться с места, а виновником такой ситуации является дифференциал, в его классическом исполнении. Конечно, этот узел был сконструирован вовсе не для того, чтобы затруднить жизнь автомобилисту, а совсем наоборот. Но, обо всём по порядку.
Функции дифференциала в машине
Крутящий момент, снимаемый с двигателя автомобиля, работает так: он передаётся на ведущие колёса посредством трансмиссии. Очевидно, что равномерное распределение мощности между передними и задними колёсами машины хорошо только при прямолинейном движении. В поворотах они движутся по разной траектории, и распределение работы крутящего момента в пропорции 50х50 на ведущие приведёт к пробуксовкам, заносам и ухудшению управляемости машины, независимо от схемы привода.
Как устроен дифференциал. Принцип его работы
Основными частями осевого переднего или межосевого дифференциала являются: корпус, главная передача, состоящая из ведущей, получающей привод от КПП и ведомой шестерен: сателлитов и солнечных, жёстко сцепленных с приводными полуосями. При разных режимах движения машины, работа и взаимодействие между собой приведут к следующим результатам:
- Прямолинейное движение машины. Ситуация, когда шестерни-сателлиты не работают, мощность распределяется по полуосям в пропорции 50х50.
- Прохождение поворота. В силу разного сопротивления соответствующая солнечная шестерня полуоси замедляется (разница угловых скоростей), за счёт чего работают сателлиты, меняющие соотношение скоростей их вращения, потому не происходит и проворота.
- Пробуксовка. При возникновении ситуации, рассматриваемой нами в самом начале статьи, передний дифференциал может перебросить до 100 % мощности на застрявшее колесо, что на практике, не позволяет машине сдвинуться с места.
В автомобилях с передним приводом дифференциал интегрирован в КПП (передний) или находится сразу за ней (задний), а в заднеприводных расположен между полуосями соответствующего моста.
Какие дифференциалы бывают в автомобилях
Классическая конструкция переднего дифференциала обладает очевидным недостатком — пробуксовка, не позволяющая осуществлять движение или грозящая потерей управляемости при определённых условиях движения. Решением стали различные системы блокировки дифференциалов, позволяющие «выключать» шестерни-сателлиты и (или) переносить мощность на загруженную полуось. Конструктивно, блокировка может обеспечиваться дополнительными фрикционными элементами или шестернями.
Достаточно сложно устроена блокировка с электронным управлением, являющаяся структурным элементом системы поддержания работы курсовой устойчивости машины. В такой системе за распределение мощности между осями и полуосями отвечает компьютер, на основе информации, полученной от датчиков.
Дифференциалы бывают осевые, а также межосевые (в колёсной формуле 4х4).
Какой автомобильный дифференциал лучше
Дифференциал нельзя рассматривать вне концепции трансмиссии автомобиля, а рассмотрение наиболее популярных решений в этой сфере — тема для отдельной статьи. Вот лишь несколько простых, но полезных для начинающих автомобилистов соображений.
Полный привод полезен не только в условиях бездорожья, но и как опция для улучшения сцепления с дорожным покрытием управляемости легковых автомобилей при плохих погодных условиях и агрессивной манере прохождения поворотов.
Современные самоблокирующиеся и электронно-управляемые межосевые (при полном приводе) или осевые передние дифференциалы кроссоверов и семейных автомобилей достаточно эффективны при большинстве стандартных дорожных ситуаций (город, трасса, дача).
Возможность работы принудительных блокировок передних дифференциалов нужна, как правило, только покорителям бездорожья, а в «гражданских» условиях этот функционал нужен не часто. При этом обилие блокировок и режимов понижения передач существенно удорожает сам автомобиль и эксплуатационные расходы.
Если ваша машина эксплуатируется только, или преимущественно, в городской среде, то достаточно и переднего дифференциала без работы блокировок.
Здоровья вам и вашему автомобилю. Удачи на дорогах.
Комментарии
Рекомендованные статьи
Как работает дифференциал и что происходит с трансимиссионным маслом внутри корпуса редуктора
У заднеприводных и полноприводных автомобилей есть дифференциалы, с помощью которых крутящий момент от двигателя передается на полуоси.
Благодаря дифференциалу автомобиль может лучше проходить повороты, потому что именно это устройство обеспечивает сохранение контакта колес с дорогой при движении по криволинейной траектории. Что же происходит внутри корпуса дифференциала во время работы?
Помимо обычных дифференциалов, называемых свободными, еще существуют дифференциалы повышенного трения, призванные облегчать движение по скользкой дороге и по снежной каше. Самоблокирующиеся дифференциалы превращают автомобиль в настоящий вездеход, исключая возможность пробуксовки колес, и перераспределяя мощность на колеса для преодоления сложного участка.
Содержание статьи
Некоторые автовладельцы считают, что надо заливать трансмиссионное масло в корпус дифференциала чуть выше уровня, который определил завод-изготовитель автомобиля, потому что при движении и поворотах масло может утекать в полость корпуса задних осей, и тогда сам дифференциал может испытывать масляное голодание.
Другие придерживаются теории, что подшипникам полуосей не хватает масла, если оно залито ровно по уровню, и как раз именно для эффективной смазки всех подшипников внутри моста надо заливать больше масла, чем определено заводом.
Что же на самом деле там творится?
Американцы с YouTube-канала Banks Power решили визуализировать наши с вами представления о том, как это все происходит в движении, и изготовили фигурную крышку из прочного прозрачного пластика. Они установили ее вместо штатной, залили трансмиссионное масло до требуемого уровня согласно спецификации и завели двигатель.
- При 25 км\ч. Моторное масло начинает двигаться вслед за зубчатым колесом, и его уровень достигает верхней части прозрачной крышки. При этом масло активно перемешивается, в него попадает воздух, и оно заметно светлеет, приобретая цвет капучино. При этом уровень масла немного опускается, большая его часть при этом остается в нижней части. В это время двигающиеся части нагреваются, масло смазывает их и охлаждает.
- При 50 км\ч. Зубцы крутятся так быстро, что успевают собрать на себя практически весь объем масла из картера, и вся прозрачная крышка оказывается забрызганной маслом. Оно приобретает еще более светлый оттенок из-за попадания в него пузырьков воздуха. Масло по стенкам крышки стекает вниз и в стороны, попадая также и в полости труб, где крутятся полуоси. Так масло смазывает и подшипники полуосей на большой скорости.
- При нажатии на тормоз после езды на скорости 50 км\ч. почти все масло сразу оказывается внизу, лишь одна десятая его объема остается на движущихся частях, откуда она также вскоре стекает вниз за 5 секунд, будучи нагретым и вспененным.
Оно приобретает еще более светлый оттенок из-за попадания в него пузырьков воздуха. Масло по стенкам крышки стекает вниз и в стороны, попадая также и в полости труб, где крутятся полуоси. Так масло смазывает и подшипники полуосей на большой скорости.Инженеры на автозаводе все продумали заранее
Как оказалось, автовладельцы с обеих стороны не правы, ведь при движении даже на небольшой скорости зубцы главной пары работают как эффективный масляный насос и забирают масло даже при небольшом уровне внутри, легко перенося его на все подвижные детали и на подшипники. При этом очень важно, чтобы на корпус дифференциала была установлена заводская крышка, обеспечивающая небольшой зазор между собой и движущимся зубчатым колесом.
Если установить крышку, у которой этот зазор будет больше, то это снизит объем масла, переносимого внутри дифференциала, из-за чего подшипник хвостовика редуктора и подшипники полуосей могут испытывать масляное голодание.
Также очень важно, чтобы крышка была изготовлена из стали или алюминия — тех материалов, которые имеют хорошую теплопроводность и могут эффективно отводить тепло от нагретого масла наружу. Тюнинговые крышки из карбона или других синтетических материалов — это теплоизоляторы, из-за них масло внутри редуктора может перегреваться, и это очень плохо для ресурса деталей.
Трансмиссионное масло, нагретое и набравшее в себя при перемешивании внутри редуктора пузырьков воздуха, должно выпустить их из себя. Также и нагревшийся воздух, который увеличился в объеме, нуждается в стравливании. Об этом заботится небольшой клапан, находящийся в верхней части корпуса редуктора, который называется сапун. При исправном сапуне пузырьки воздуха быстро покинут масло, и нагретый воздух плавно испарится в атмосфере через отверстие в сапуне.
Ниже можете посмотреть это видео:
Еще по теме:
Как часто нужно менять жидкость в АКПП?
Что случится с машиной, если на ходу переключить селектор АКПП в «паркинг»?
Как работает дифференциал?
ОПУБЛИКОВАНО 7 мая 2014 г. АВТОМОБИЛЬДифференциал является неотъемлемой частью всех четырехколесных транспортных средств. Дифференциальная техника была изобретена веками назад и считается одним из самых гениальных изобретений человечества. В этом статье мы логическим путем узнаем, зачем нужен дифференциал в автомобиле и его внутренний работы.
Для чего используется дифференциал?
Колеса получают мощность от двигателя через приводной вал. Колеса, которые получают мощность и делают автомобиль
движения вперед называются ведущими колесами. Основная функция дифференциала заключается в обеспечении привода
колеса вращаются с разной скоростью, при этом оба получают мощность от двигателя.
Это означает, что левое колесо должно вращаться с большей скоростью, чем правое колесо. Если эти колеса были соединены с помощью сплошного вала, колеса должны были бы проскальзывать, чтобы совершить поворот. Это точно где дифференциал пригодится. Гениальный механизм в дифференциале позволяет левому и правому колеса вращаться с разными оборотами, при этом мощность передается на оба колеса.
Части дифференциала
Теперь мы узнаем, как дифференциал достигает этого шаг за шагом, используя простейшие
конфигурация. Мощность от двигателя передается на зубчатый венец через шестерню. Зубчатый венец
соединен с крестовиной.
Шестерня крестовины лежит в основе дифференциала, и ее следует особо упомянуть. вращение. Шестерня крестовины может свободно совершать 2 вида вращения: одно вместе с зубчатым венцом (вращение) и второй на собственной оси (спин).
Рис. 4: Крестовина может свободно совершать 2 вида вращенияКрестовина находится в зацеплении с 2 боковыми шестернями. Вы можете видеть, что и крестовина, и боковые шестерни скошены. шестерни. Передача мощности от приводного вала к ведущим колесам происходит по следующей схеме. С диска мощность вала сначала передается на ведущую шестерню, а поскольку ведущая шестерня и зубчатый венец находятся в зацеплении, мощность течет на зубчатый венец. Поскольку крестовина соединена с зубчатым венцом, к ней поступает мощность. Наконец от шестерня крестовины, мощность передается на обе боковые шестерни.
Рис. 5: Основные компоненты стандартного дифференциалаРабота дифференциала
Теперь давайте посмотрим, как дифференциалу удается вращать боковые шестерни (ведущие колеса) на разных скоростях требуется в различных сценариях вождения.
Автомобиль движется прямо
В этом случае крестовина вращается вместе с зубчатым венцом, но не вокруг своей оси. Итак крестовина будет толкать и заставлять обе боковые шестерни вращаться, и обе будут вращаться с одинаковой скоростью. Суммируя, когда транспортное средство движется прямо, зубчатая передача в сборе со стороны крестовины будет двигаться как единое целое.
Рис. 6: Пока автомобиль движется прямоАвтомобиль поворачивает направо
Теперь рассмотрим случай, когда автомобиль поворачивает направо. Шестерня крестовины играет ключевую роль в этом. случай. Вместе с вращением зубчатого венца оно вращается вокруг своей оси. Итак, крестовина имеет комбинированное вращение. Интересен эффект комбинированного вращения на боковой передаче.
При правильном зацеплении боковая шестерня должна иметь ту же окружную скорость, что и крестовина.
С технической точки зрения обе шестерни должны иметь одинаковую скорость линии шага. Когда паук вращается
а также вращение, окружная скорость на левой стороне крестовины является суммой вращения и
скорости вращения. Но с правой стороны это разница двух, так как скорость вращения находится в
противоположное направление на этой стороне. Этот факт наглядно изображен на рис.7. Это означает, что левая сторона шестерни
будет иметь более высокую скорость по сравнению с правой боковой передачей. Вот как дифференциал умудряется поворачиваться
левое и правое колеса с разной скоростью.
Автомобиль поворачивает налево
При повороте налево правое колесо должно вращаться с большей скоростью. По сравнению с предыдущим В этом случае ясно, что если крестовина вращается в противоположном направлении, правая боковая шестерня будет иметь более высокая скорость.
Рис. 8: При повороте налево крестовина вращается в противоположном направленииИспользование большего количества крестовин
Чтобы выдерживать большую нагрузку, обычно добавляется еще одна крестовина.
Обратите внимание, что шестерни крестовины должны
вращаться в противоположных направлениях, чтобы иметь правильное движение шестерни. Механизм с четырьмя крестовинами также используется для
автомобили с большой нагрузкой. В таких случаях шестерни крестовины соединяются с концами поперечины, а
шестерни паука могут свободно вращаться независимо друг от друга.
Другие функции дифференциала
Помимо возможности вращения колес с разной скоростью вращения, дифференциал выполняет еще 2 функции. Во-первых, это скорость
редуктор в зубчатом венце в сборе. Это достигается за счет использования зубчатого венца, имеющего почти 4
число зубьев в 5 раз больше, чем у ведущей шестерни. Такое огромное передаточное число снизит скорость
зубчатый венец в том же соотношении. Поскольку поток мощности на шестерню и зубчатый венец одинаков, такая скорость
уменьшение приведет к увеличению крутящего момента.
Также можно отметить одну особенность зубчатого венца, это гипоидные шестерни. Гипоидные передачи имеют больший контакт.
площади по сравнению с другими парами зубчатых колес и обеспечит плавность работы зубчатого колеса.
Другой функцией дифференциала является поворот направления потока мощности на 90 градусов.
Недостаток стандартного дифференциала
Дифференциал, который мы рассмотрели до сих пор, известен как открытый или стандартный дифференциал. Он способен вращение колес на разных оборотах, но у него есть один существенный недостаток. Рассмотрим ситуацию, когда одно колесо автомобиля находится на поверхности с хорошим сцеплением, а другое колесо находится на скользкой дороге.
Рис. 10: Стандартное дифференциальное транспортное средство на разных поверхностях сцепления не сможет двигаться В этом случае стандартный дифференциал передает большую часть мощности на скользкое колесо, поэтому
транспортное средство не сможет двигаться.
Для решения этой проблемы введены дифференциалы повышенного трения.
Надеюсь, вам понравилась статья. Спасибо за прочтение.
ОБ АВТОРЕ
Сабин Мэтью
Эта статья написана Сабином Мэтью , аспирантом ИИТ Дели в области механики. инженерия. Сабин увлечен пониманием физики сложных технологий и объясняя их простыми словами. Он является основателем YouTube-канала. ‘ЛЕСИКС’, Инженерно-образовательная Платформа. Чтобы узнать больше об авторе, перейдите по этой ссылке.
ВАМ ТАКЖЕ ПОНРАВИТСЯ…
Как сцепление работает?
Работа дифференциала повышенного трения (LSD)?
Что такое дифференциал и для чего он нужен?
Дифференциал является основным компонентом современных автомобилей.
Однако большинство автомобилистов неправильно понимают его функцию. Это понятно, так как дифференциалы не являются горячей темой при техническом обслуживании автомобиля.
Чтобы помочь вам лучше понять свой автомобиль, давайте более подробно рассмотрим дифференциал.
Что такое дифференциал?
Дифференциал, который иногда называют «дифференциалом», представляет собой механическую систему, которая регулирует скорость колес вашего автомобиля, помогая им вращаться с разной скоростью при прохождении поворотов. Дифференциалы необходимы для наших автомобилей, так как они помогают нам проходить повороты и быстро маневрировать на извилистых дорогах.
Дифференциал находится между двигателем и колесами, распределяя крутящий момент по мере необходимости. В зависимости от типа трансмиссии вашего автомобиля, дифференциал будет располагаться в разных местах цепи управления, но цель остается неизменной.
Типы дифференциалов
Существует два основных типа дифференциалов, каждый из которых служит своей уникальной цели:
Открытый дифференциал
Большинство автомобилей имеют так называемый открытый дифференциал.
Открытые дифференциалы позволяют колесам поворачиваться отдельно в ущерб тяге. Если одно колесо теряет сцепление с дорогой во время заноса или при движении по льду, мощность по-прежнему может передаваться на него, что ухудшает его последствия.
Одним из способов решения этой проблемы является контроль тяги. Противобуксовочная система не контролируется через дифференциал, а является функцией современных тормозных систем, в которых, если колесо теряет сцепление с дорогой, его скорость может быть снижена, чтобы восстановить контроль.
Дифференциал повышенного трения (LSD)
Если вы управляете проектным автомобилем, созданным для участия в гонках, скорее всего, вы перешли на дифференциал повышенного трения. По сравнению с открытыми дифференциалами самоблокирующиеся дифференциалы позволяют колесам вращаться с одинаковой скоростью при трогании с места. В случае заноса мощность передается на противоположное колесо в надежде свести на нет эффект заноса.
Как работает дифференциал?
Чтобы объяснить, как работает дифференциал, возьмем пример из его простейшей конфигурации.
Дифференциал состоит из трех шестерен: зубчатого венца, ведущей шестерни и крестовины.
Шестерня находится на конце ведущего вала автомобиля и соединяется с внешним диаметром большего зубчатого венца.
Шестерня крестовины вращается как внутри зубчатого венца, так и сама по себе.
Затем задние колеса соединяются с крестовиной через боковые шестерни, расположенные рядом с двумя независимыми осями.
При движении по прямой крестовину не нужно вращать. Только при повороте крестовина начинает двигаться в пользу того колеса, которое нуждается в большем вращении.
Зачем нужен дифференциал?
Когда дело доходит до существования дифференциала, это помогает вернуться в детство.
Представьте, что вы играете с игрушечной машинкой. Двигать его по прямой линии — пустяк; он легко скользит по полу с минимальными проблемами. Однако, когда вы пытаетесь развернуть машину на повороте или в виде восьмерки, вы начнете оставлять царапины на полу или ковре.