Межколесные дифференциалы | Автомобильный справочник

 

Межколесные дифференциалы является составной частью ведущего моста. Они обеспечивают качение ведущих колес с разными угловыми скоростями на поворотах, когда колеса проходят разные по длине пути. Качение колес с разными угловыми скоростями может потребоваться даже при прямолинейном движении, вследствие эксплуатационного изменения радиуса колес, например, из-за разного давления в шинах, разной степени изношенности шин или различиях в нагрузках на колеса.

 

Содержание

1. Межколесные дифференциалы и самоблокирующиеся дифференциалы
   • Блокировка межколесного дифференциала с геометрическим замыканием
   • Блокировка межколесного дифференциала с силовым замыканием
2. Вязкостная муфта (вязкостная блокировка)
3. Самоблокирующийся дифференциал Torsen
   • Конструкция и принцип действия самоблокирующегося дифференциала Torsen
4. Муфта Haldex
5. Межосевые дифференциалы

 

Вместе с этим, дифференциал еще и распределяет крутящий момент на оба ведущих колеса, причем это распределение может быть как симметричным (50:50), когда применяется простой симметричный дифференциал, так и допускающим существенное различие в величине момента до 2-4 раз за счет применения дифференциала повышенного трения или самоблокирующегося дифференциала.

 

Межколесные дифференциалы и самоблокирующиеся дифференциалы

 

Разница угловых скоростей колес одной оси, воз­никающая, к примеру, при прохождении пово­рота, компенсируется с помощью межколесного конического дифференциала (рис. 9 «Обычный межколесный конический дифферен­циал«). Однако у автомобилей с традиционным диф­ференциалом есть один существенный недоста­ток, который выражается в ухудшении тяги из-за прокручивания одного из ведущих колес при по­падании на скользкую поверхность, щебень и т.п. В этом случае весь крутящий момент двигателя направляется на прокручивающееся колесо. Дру­гое колесо остается неподвижным и автомобиль просто не может тронуться с места.

Чтобы устранить этот недостаток, многие про­изводители начали оснащать свои автомобили соответствующими системами блокировки меж­колесного дифференциала. Существуют вариан­ты блокировки с геометрическим или силовым замыканием, в зависимости от типа автомобиля и схемы привода колес.

 

Блокировка межколесного дифференциала с геометрическим замыканием

 

Блокировка межколесного дифференциала с геометрическим замыканием (рис. 10 «Дифференциал, имеющий блокировку с геометрическим замыканием«) по­зволяет уравнивать частоты вращения колес пу­тем установления жесткой связи между корпусом дифференциала (1) и одной из полуосей (3) с по­мощью скользящей муфты (2).

 

 

 

Блокировка межколесного дифференциала с силовым замыканием

 

Блокировка межколесного дифференциала с силовым замыканием обеспечивается так назы­ваемым самоблокирующимся дифференциалом или дифференциалом с ограничением проскаль­зывания. На рисунке 11 изображен самоблокирую­щийся дифференциал ZF серии DL.

 

 

Помимо деталей, типичных для любого диф­ференциала, он оснащен двумя симметрич­но расположенными нажимными кольцами и многодисковыми муфтами. Нажимные кольца (2) и наружные диски муфт (3) жестко соединены с корпусом дифференциала (8), в то время как внутренние диски муфт (4) входят в зацепление с конической шестерней полуоси (5).

Самоблокирующее действие дифференциа­ла проявляется при передаче крутящего мо­мента через оба нажимных кольца на полуоси. При этом  в результате перемещения нажим­ных колец относительно сателлитов диффе­ренциала (6) кольца отжимаются наружу и па­кеты дисков сжимаются. При разнице частоты вращения ведущих колес между наружными и внутренними дисками возникает трение, в ре­зультате чего колесо, вращающееся медлен­нее, увлекается колесом, которое вращается быстрее.

Блокирующее действие всегда находится в по­стоянном соотношении с крутящим моментом от двигателя. Это соотношение, часто называемое коэффициентом блокировки (к примеру, 40 %), зависит от количества дисков и угла наклона кли­новых поверхностей на нажимных кольцах.

При наличии автоматической системы регули­ровки привода ведущих колес (ASR) система бло­кировки межколесных дифференциалов имеет электронное управление и гидравлический при­вод. На рисунке 12 в качестве примера изобра­жен автоматический самоблокирующийся диф­ференциал (ASD) производства Mercedes-Benz.

 

 

Этот дифференциал также имеет два симметрич­но расположенных пакета дисков (1). Однако при этом блокирующее действие реализуется не с по­мощью нажимных колец, а исключительно за счет усилия на зубьях сателлитов дифференциала (2). Кроме этого, с каждой стороны расположено по одному кольцевому поршню (3), на которые дей­ствует давление гидравлической системы. Такой поршень воздействует через наружный шарико­подшипник (4) на полуось (5) и отводит ее вместе с конической шестерней (6) полуоси наружу. Бла­годаря этому увеличивается усилие прижима на пакете дисков и, тем самым, коэффициент бло­кировки, который может достигать 100 % (полная блокировка).

Работающая автоматически система активизи­рует дополнительную гидравлическую блокиров­ку только в случае необходимости. При этом ко­манды на подключение формируются и выдаются электронным блоком.

На современных легковых автомобилях в ка­честве межколесных дифференциалов исполь­зуются также несимметричные самоблокирую­щиеся дифференциалы с одной единственной фрикционной муфтой. Несимметричность про­является в том, что сателлиты дифференциала испытывают различную нагрузку в зависимости от направления поворота, или даже в том, что ко­эффициент блокировки может быть различным в зависимости от частоты вращения колес (левый или правый поворот).

На рисунке 13 изображен межколесный дифференциал с электронным управлением и гидравлической многодисковой муфтой, несим­метрично расположенной между корпусом диф­ференциала и полуосью.

 

Пример HTML-страницы

 

 

Вязкостная муфта (вязкостная блокировка)

 

Вязкостная муфта (рис. 15) может использо­ваться для различных целей, к примеру, вместо блока «дифференциал/раздаточная коробка» или в качестве элемента бло­кировки для межосевых и межколесных диффе­ренциалов.

Вязкостная муфта как элемент блокировки входит в состав межколесных дифференциалов, изображенных на рисунке 14 «Межколесные дифференциалы с вязкостной муфтой». Различие между двумя исполнениями состоит в расположении и, как следствие, в блокирующем действии муфты. На правом рисунке вязкостная муфта расположе­на между корпусом дифференциала и полуосью, а на левом — между двумя полуосями.

 

 

Вязкостная муфта (рис. 15 «Вязкостная муфта с дисками«) состоит из ци­линдрического корпуса, наполненного силиконо­вым маслом, в котором размещены диски различ­ной формы. Перфорированные наружные диски (2) входят в зацепление с зубчатым венцом кор­пуса (3), в то время как внутренние диски с проре­зями (1) соединены со ступицей (4) на стороне от­бора мощности. При вращении корпуса вращаются также наружные диски, в результате чего между наружными и внутренними дисками возникает так называемый эффект сдвига, то есть находящееся в корпусе силиконовое масло, обволакивающее диски, как бы «сдвигается». Вязкость силиконово­го масла так высока, что при большой разнице ча­стоты вращения внутренние диски захватываются им. По мере увеличения температуры и давления также увеличивается вязкость и, тем самым, проч­ность на сдвиг, что ведет к практически 100-про­центной блокировке вязкостной муфты.

 

 

 

Самоблокирующийся дифференциал Torsen

 

Название Torsen, используемое компанией Gleason для обозначения дифференциалов та­кой конструкции, происходит от английских слов Torque Sensing (распознавание крутящего момен­та). В этом дифференциале используется прин­цип червячной передачи (рис. 16 «Самоблокирующийся дифференциал Torsen«).

 

 

Основное правило состоит в том, что в червяч­ной передаче только червяк может приводить в движение червячное колесо, но не наоборот.

Однако, изменив угол подъема червяка, можно добиться того, чтобы червяк приводился в дви­жение червячным колесом (к примеру, в рулевом управлении с червячным механизмом). Это озна­чает: чем круче угол подъема червяка, тем мень­ше самоторможение механизма.

 

Конструкция и принцип действия самоблокирующегося дифференциала Torsen

 

В корпусе дифференциала расположены три пары осей, каждая с двумя червячными колесами и четырьмя цилиндрическими шестернями, а так­же два червяка. Каждое червячное колесо жестко соединено со своими двумя цилиндрическими шестернями.

Один червяк соединен с ведущей шестерней привода передних колес, а другой — с фланцем вала привода задних колес.

Приводимый в движение корпус дифферен­циала через оси червячных колес захватывает червячные колеса. Они, в свою очередь, приводят в движение оба червяка привода передних и за­дних колес.

При возникновении разницы частоты враще­ния (к примеру, при прохождении поворота) урав­нивание частоты вращения передних и задних колес производится с помощью цилиндрических шестерен.

Вращающийся быстрее червяк приводит в дви­жение три червячных колеса. Находящиеся в за­цеплении цилиндрические шестерни захватывают три других шестерни и, соответственно, начинают вращать второй червяк с более низкой скоро­стью. В результате предотвращается прокручива­ние колес с меньшим сцеплением с грунтом.

 

Муфта Haldex

 

Другой вариант многодисковых муфт с распозна­ванием частоты вращения — это муфта Haldex, используемая компаниями Volkswagen и Volvo на автомобилях с постоянным полным приводом.

 Муфта Haldex (рис. 17) имеет функцию регулировки. В процессе регулировки процессор учитывает также дополнительные данные. Ре­шающее значение для распределения крутяще­го момента имеет не только проскальзывание, но и уровень динамики движения автомобиля. Процессор получает данные с датчиков угловой скорости колес ABS и системы управления дви­гателем по шине CAN. Эти данные дают процес­сору всю необходимую информацию о скорости, режиме движения (прохождение поворота, тяга или накат), благодаря чему он может адекватно оценить ситуацию движения.

 

 

При возникновении разницы частоты враще­ния между передними и задними колесами в муф­те начинает вращаться кулачковый диск, на кото­ром имеется дорожка волнообразной формы. По этой дорожке обкатывается небольшой подшип­ник, передающий возвратно-поступательное дви­жение на кольцевой поршень, который нагнетает масло в масляный канал. Под действием давле­ния масла другой поршень (рабочий) сдвигается к нажимной пластине муфты, сжимая пакет дис­ков. Тем самым устанавливается жесткая связь между входным и выходным валом муфты Haldex и, соответственно, подключается полный привод. Давление масла регулируется блоком управления с помощью электромагнитного клапана, что позволяет варьировать блокирующее действие в диапазоне от 0 до 100 %. При достижении ча­стоты вращения коленчатого вала двигателя 400 об/мин дополнительно включается электри­ческий насос. Давление масла обеспечивает по­дачу масла к поршям муфты и плотное сжатие пакета дисков, что выражается в быстром сраба­тывании муфты (рис. 18 «Муфта Haldex в отключенном состоянии»).

 

 

По сравнению с вязкостной муфтой преиму­щество переключаемой многодисковой муфты состоит в отсутствии перекоса в трансмиссии и быстром разъединении передних и задних колес при торможении. Это делает муфту Haldex совме­стимой с современными системами регулировки динамики движения, к примеру ESP. Возможна даже буксировка автомобиля с приподнятыми над дорогой колесами.

 

Межосевые дифференциалы

 

На полноприводных автомобилях между перед­ними и задними колесами также должен быть установлен дифференциал, который (как в слу­чае с межколесными дифференциалами) обеспе­чивал бы компенсацию разницы частоты враще­ния между ведущими колесами.

Во избежание потери силы тяги на ведущих колесах этот дифференциал (также называемый межосевым или средним дифференциалом) мо­жет быть выполнен в виде самоблокирующего­ся дифференциала или оснащен подключаемой блокировкой дифференциала.

В качестве межосевых дифференциалов могут использоваться системы тех же типов, что и в ка­честве межколесных. При этом действуют те же закономерности, то есть, вместо «левое/правое колесо» в процессе участвуют «передние/задние колеса».

Однако различия возникают там, где в каче­стве межосевого дифференциала используется планетарная передача. В этом случае крутящий момент в незаблокированном состоянии нерав­номерно распределяется между передними и за­дними колесами. Это происходит в зависимости от передаточного отношения планетарной пере­дачи, то есть от соотношения количества зубьев солнечной и коронной шестерен.

На рис. 19 «Схематическое изображение планетарной передачи» схематически изображена кон­струкция планетарной передачи с рис. 3 с при­мером расчета схемы распределения крутящего момента. Крутящий момент (100 %) вводится через водило планетарной передачи (1) и через планетарные шестерни (2) распределяется между солнечной (3) и коронной (4) шестернями. При соотношении количества зубьев 40:70 = 1:1.75, 36 % момента передается через солнечную ше­стерню на передние колеса, а 64 % — через коронную шестерню на задние колеса. Таким образом, путем изменения количества зубьев можно варьировать соотношение распределения крутяще­го момента в определенных пределах (например, Z₃₂:Z₇₇ = 1:2,4 = 2 9 %:71%).

 

 

В полноприводных автомобилях в большин­стве случаев крутящий момент должен распре­деляться между передними и задними колесами по-разному. В связи с этим в качестве межосе­вого дифференциала используется  преимуще­ственно планетарная передача с несимметрично расположенным элементом блокировки (вяз­костная муфта в качестве самоблокирующегося дифференциала или многодисковая  муфта в качестве подключаемой блокировки дифферен­циала).

Планетарными межосевыми дифференциа­лами оснащены, к примеру, раздаточные короб­ки ZF и Mercedes-Benz (рис. 3 и 8), а также коробки передач МТХ 75 4×4 производства Ford и G 64 производства Porsche (рис. 5 и 7).

Пример HTML-страницы

 

РЕКОМЕНДУЮ ЕЩЁ ПОЧИТАТЬ:

Пример HTML-страницы

Дифференциал (механика) | это… Что такое Дифференциал (механика)?

У этого термина существуют и другие значения, см. Дифференциал (значения).

Устройство дифференциала (центральная часть)

Дифференциа́л — это механическое устройство, которое делит момент входного вала между выходными валами, которые называются полуосями. Наиболее широко применяется в конструкции привода автомобилей, где момент от выходного вала коробки передач (или карданного вала) поровну делится между полуосями правого и левого колеса. В полноприводных автомобилях также может применяться для деления момента в заданном соотношении между ведущими осями, хотя здесь достаточно распространены конструкции и без дифференциала (например, с вискомуфтой).

Содержание 1 Назначение 2 Расположение 3 Устройство 4 Проблема буксующего колеса 5 Способы решения проблемы буксующего колеса 5.1 Ручная блокировка дифференциала 5.2 Электронное управление дифференциалом 5.3 Фрикционный самоблокирующийся дифференциал 5.4 Вязкостная муфта (Вискомуфта, Viskodrive) 5.5 Кулачковый/зубчатый самоблокирующийся дифференциал 5.6 Гидророторный самоблокирующийся дифференциал 5.7 DPS 5.8 Шестеренчатые самоблокирующиеся дифференциалы 6 См. также 7 Ссылки

Назначение

Необходимость применения дифференциала в конструкции привода автомобилей обусловлена тем, что внешнее колесо при повороте проходит более длинную дугу, чем внутреннее. То есть при вращении ведущих колёс с одинаковой скоростью поворот возможен только с пробуксовкой, а это негативно сказывается на управляемости и сильно повышает износ шин.

Назначение дифференциала в автомобилях:

• позволяет ведущим колёсам вращаться с разными угловыми скоростями;
• неразрывно передаёт крутящий момент от двигателя на ведущие колёса;
• в сочетании с главной передачей служит дополнительной понижающей передачей.

В случае единственного приводного колеса или отдельного двигателя для каждого из ведущих колёс дифференциал не требуется. В конструкции раллийных автомобилей иногда дифференциал намертво блокируют (заваривают), жёстко связывая колёса ведущей оси – это допустимо, так как на гравии или снегу в ралли повороты проходятся только с заносом. Также дифференциал отсутствует в конструкции картов, при этом гибкость их рам обычно позволяют вывешивать ведущее заднее колесо с внутренней стороны поворота без отрыва передних колёс от трассы. В веломобилях с ведущей осью вместо дифференциала часто применяются более простые и доступные трещотки (обгонные муфты) в колёсах – такой привод допускает вращение колёс на ведущей оси с разной скоростью, но при этом весь момент передаётся только на то колесо, которое медленнее вращается.

Расположение

На автомобилях с одной ведущей осью дифференциал располагается на ведущей оси.

На автомобилях со сдвоенной ведущей осью два дифференциала, по одному на каждой оси.

На автомобилях с подключаемым полным приводом по одному дифференциалу на каждой оси. На таких машинах не рекомендуется ездить по дорогам с включенным полным приводом.

На автомобилях с постоянным полным приводом есть три дифференциала: по одному на каждой оси (межколёсный), плюс один распределяет крутящий момент между осями (межосевой).

При трёх или четырёх ведущих мостах (колёсная формула 6×6 или 8×8) добавляется ещё межтележечный дифференциал.

Устройство

Дифференциал автомобиля Porsche Cayenne в разрезе

Классические автомобильные дифференциалы основаны на планетарной передаче. Карданный вал 1 через коническую зубчатую передачу передает вращение на корпус дифференциала 2. Корпус дифференциала через независимые друг от друга шестерни (сателлиты) 3 вращает полуоси 4.

Такое зацепление имеет не одну, а две степени свободы, и каждая из полуосей вращается с такой скоростью, с какой может. Постоянна лишь суммарная скорость вращения полуосей.

Проблема буксующего колеса

Обычный («свободный») дифференциал отлично работает, пока ведущие колёса неразрывно связаны с дорогой. Но, когда одно из колёс оказывается в воздухе или на льду, то крутится именно это колесо, в то время как другое, стоящее на твёрдой земле, теряет всякую силу. Может показаться, что обычный дифференциал – это бессмысленный механизм, который направляет крутящий момент двигателя именно на то колесо, которое легче прокручивается. Конечно, целесообразнее было бы передавать больше крутящего момента на колесо с лучшим сцеплением, но этого не происходит в силу устройства дифференциала.

Дело в том, что создаваемый двигателем момент зависит от силы реакции на каждом из ведущих колёс автомобиля. В случае потери сцепления одним из колёс, его сопротивление падает, а раскрутка происходит без существенного увеличения момента сопротивления (трение скольжения в пятне контакта меньше трения покоя и несущестенно зависит от скорости пробуксовки). В момент когда колесо начинает проскальзывать, моменты на колесах тоже равны друг другу, но при этом они равны наименьшей силе реакции точки опоры в системе (т.е. у проскальзывающего колеса), а весь лишний момент (который превышает момент точки опоры) уходит в раскрутку буксующего колеса.

Данную ситуацию можно выразить следующим выражением: момент не буксующего колеса равен моменту буксующего колеса плюс момент на раскрутку буксующего колеса.

Способы решения проблемы буксующего колеса

Ручная блокировка дифференциала

По команде из кабины шестерни дифференциала блокируются, и колёса вращаются синхронно. Таким образом, дифференциал стоит блокировать перед преодолением сложных участков пути (вязкий грунт, препятствия), и затем отключать блокировку после выезда на обычную дорогу. Применяется в вездеходах и внедорожниках.

При езде на таких автомобилях чаще всего не рекомендуется включать блокировку, когда автомобиль движется. Также нужно знать, что крутящий момент, создаваемый мотором, настолько велик, что может сломать механизм блокировки или полуось. Обычно производители автомобиля отдельно указывают рекомендованную максимальную скорость движения при заблокированном дифференциале, в случае ее превышения возможны поломки трансмиссии. Включенная блокировка, особенно в переднем мосту, отрицательно влияет на управляемость.

Электронное управление дифференциалом

На внедорожниках, снабжённых антипробуксовочной системой (TRC и другие), если одно из колёс буксует, оно подтормаживается рабочим тормозом.

Похожее решение было применено в «Формуле-1» в 1998 г. в команде «Макларен»: в повороте внутреннее колесо подтормаживалось рабочим тормозом. Эту систему быстро запретили, однако в Формуле-1 прижилась конструкция фрикционного дифференциала, в котором фрикцион дополнительно управляется компьютером. В 2002 году технический регламент был ужесточён; с того же (2002) года и по сей день в Формуле-1 разрешены только дифференциалы простейшего типа.

Преимущество электронного управления в том, что повышается тяга в повороте, и степень блокировки можно настроить в зависимости от предпочтений гонщика. На прямой совсем не теряется мощность двигателя. Недостаток в том, что датчики и исполнительные механизмы обладают некоторой инерцией, и такой дифференциал нечувствителен к быстро меняющимся дорожным условиям.

Фрикционный самоблокирующийся дифференциал

Этот тип дифференциала (как, впрочем, и вязкостная муфта) основан на том, что на прямой полуоси вращаются синхронно с корпусом дифференциала, но в повороте появляется разница в угловых скоростях.

Между корпусом дифференциала 2 и полуосевой шестерней 4 установлен фрикцион (в зависимости от конструкции, фрикцион может быть установлен с одной стороны или с двух; на ходовые качества это не влияет). Когда автомобиль движется по прямой, корпус и шестерня вращаются с одной и той же скоростью, и потерь нет. При появлении разницы в скоростях вращения корпуса и шестерни на отстающую шестерню подается дополнительный крутящий момент из-за наличия трения между шестерней и корпусом дифференциала.

Этот вид дифференциала требует периодического обслуживания (так как трущиеся части фрикциона изнашиваются, снижается сила трения и эффективность блокировки) и поэтому редко устанавливается на серийные машины (в основном на спортивные и тюнингованные)

Вязкостная муфта (Вискомуфта, Viskodrive)

Упрощённый вариант фрикционного дифференциала. На одной из полуосей имеется резервуар, заполненный вязкой дилатантной жидкостью. В эту жидкость погружены два пакета дисков; один соединён с ротором, второй с полуосью. Чем больше разница в скоростях колёс, тем больше разница в скоростях вращения дисков и тем больше вязкое сопротивление.

Достоинство такой конструкции в простоте и дешевизне. Недостаток в том, что вязкостная муфта довольно инерционна и отказывается работать на полном бездорожье. Хороших ходовых качеств вязкостная муфта не обеспечивает и применяется только в «паркетниках» (вседорожниках, которые жертвуют проходимостью ради комфорта) между осями. Для установки в качестве осевого дифференциала такая конструкция слишком громоздка.

Иногда вместо дифференциала ставят коническую зубчатую передачу с вязкостной муфтой на одной из полуосей.

Кулачковый/зубчатый самоблокирующийся дифференциал

Принцип действия аналогичен, но полуоси соединяются зубчатой или кулачковой парой. Таким образом, при пробуксовке одного из колёс дифференциал резко блокируется. Поэтому такая система применяется только в военной и специальной технике (например, в бронетранспортёрах), где нужно большое тяговое усилие и долговечность в ущерб управляемости.

Гидророторный самоблокирующийся дифференциал

Попытка повысить эффективность и долговечность фрикционного дифференциала. При возникновении разницы в угловых скоростях насос закачивает жидкость в цилиндр, и поршень сжимает фрикционный пакет, блокируя дифференциал.

DPS

Основная статья: DPS

Dual Pump System — система с двумя насосами, автоматически подключающая вторую ось, когда не хватает одной. Применяется в системах полного привода Honda. Достоинства: работает автоматически, на хорошей дороге экономит бензин. Недостатки: ограниченная проходимость, сложность, ограничения на буксировку.

Шестеренчатые самоблокирующиеся дифференциалы

Существует три типа таких дифференциалов — планетарные, типа Quaife и типа Torsen. Все они основаны на свойстве косозубой или червячной передачи «заклинивать» при определённом соотношении крутящих моментов. Такие дифференциалы передают бо́льшую часть крутящего момента (до 80 %) небуксующему колесу.

Применяются во внедорожниках и гоночных автомобилях. Недостатки: сложность; бо́льшая потеря мощности, чем у обычного дифференциала.

Дифференциал типа Torsen изобретён в 1958 г. американцем Верноном Глизманом. Имеет достоинства вязкостной муфты и не имеет её недостатков. Принцип работы основан на свойстве червячной передачи «расклиниваться». Название Torsen произошло от англ. Torque sensitive («чувствительный к крутящему моменту»). Torsen — товарный знак JTEKT Torsen North America Inc.

Разновидностей конструкций не так уж и много — можно выделить три основных:

Первый тип(T-1) Червячными парами являются шестерни ведущих полуосей и сателлиты. При этом каждая полуось имеет собственные сателлиты, которые парно связанны с сателлитами противоположной полуоси обычным прямозубым зацеплением. Следует отметить, что ось сателлита перпендикулярна полуоси. При нормальном движении и равенстве передаваемых на полуоси моментов, червячные пары «сателлит / ведущая шестерня» либо остановлены, либо проворачиваются, обеспечивая разницу угловых скоростей полуосей в повороте. Как только дифференциал пытается отдать момент на одну из полуосей, то червячную пару этой полуоси начинает расклинивать и блокировать с чашкой дифференциала, что приводит к частичной блокировке дифференциала. Данная конструкция работает в самом большом диапазоне отношений крутящего момента — от 2.5/1 до 5.0/1, то есть является самой мощной в серии. Диапазон срабатывания регулируется углом наклона зубцов червяка.

Второй тип(T-2) В данном случае, оси сателлитов параллельны полуосям. Сателлиты расположены в своеобразных карманах чашки дифференциала. При этом парные сателлиты имеют косозубое зацепление, которое расклиниваясь, так же участвует в процессе блокировки. Подобное устройство имеет и дифференциал TrueTrac компании EATON. Даже у нас в России появилось производство аналогичных дифференциалов под отечественные автомобили УАЗ и. т.д.

Третий тип(Т-3) Планетарная структура конструкции позволяет сместить номинальное распределение момента в пользу одной из осей. Срабатывание частичной блокировки происходит при 20-30 % разнице в передаваемых на оси моментах. Подобная структура дифференциала делает его компактным, что в свою очередь, упрощает конструкцию и улучшает компоновку раздаточной коробки.

В отличие от других конструкций, датчики вращающего момента работают практически в любых условиях. Даже если колеса вращаются с различными скоростями (поворот, прохождение через ухабы), они тем не менее всегда получают вращающий момент основанный на сцеплении.

Данные дифференциалы не требуют применения специальных присадок к маслу (в отличие от фрикционных дифференциалов), однако лучше использовать качественное масло для нагруженных гипоидных передач.

См. также

• Трансмиссия
• Дифференциальное вращение
• Дифференциал с повышенным внутренним сопротивлением

Ссылки

• Типы дифференциалов и механизмы их блокировки
• Работа дифференциала в динамике
• Принцип действия дифференциала на HowStuffWorks (англ. )
• Видео выпуска американской научно-популярной передачи 30ых годов, наглядно и популярно разъясняющей принципы работы дифференциала (англ.)
• Полный привод (в том числе типы дифференциалов) на 4×4.aaa13.ru
• Типы дифференциалов на 4runner.sovintel.ru
• Самоблокирующийся дифференциал на moskvich-club.na.by
• Статья «Дифференциальное исчисление для внедорожника»
•  Наглядное объяснение работы дифференциала  (англ.)

Конструкция и работа дифференциала в автомобиле — MechStuff

В моей предыдущей статье мы видели, как поезда поворачивают на кривых путях. Что ж, в автомобилях мы не можем использовать тот же принцип для поворота за угол, поскольку наши автомобили не ездят по гусеницам. Поэтому мы не можем проектировать наши шины как колеса поезда. На заре автомобильной промышленности двигатель приводил в движение только одно заднее колесо. Но если бы двигатель приводил в движение только одно колесо, ему приходилось бы всю работу, а также он не мог бы поддерживать хорошее сцепление с дорогой.

Итак, если мы ведем или подаем мощность на оба колеса, внешнему колесу приходится преодолевать большее расстояние, чем внутреннему, при выполнении поворота. Вот почему нам нужен дифференциал — чтобы оба колеса двигались с разной скоростью!

Конструкция дифференциала: —

Стандартный дифференциал в основном состоит из 3 частей –
1. Шестерня
2. Зубчатый венец и
3. Шестерня крестовины

Шестерня передает мощность от двигателя к зубчатый венец. Шестерня крестовины находится на внутреннем краю зубчатого венца. Шестерня крестовины может свободно вращаться по 2 осям —

1. вместе с вращением зубчатого венца &

2. вокруг своей оси(вращения)
Также крестовина соединена еще с двумя боковыми шестернями.

Работа дифференциала: —

Итак, сначала мощность передается от приводного вала двигателя к ведущей шестерне, так как ведущая шестерня и зубчатый венец находятся в зацеплении, мощность передается на зубчатый венец. зубчатый венец, мощность течет к нему. Наконец, от крестовины мощность передается на обе боковые шестерни.

– Когда автомобиль движется прямо , крестовина не вращается и заставит ОБЕ боковые шестерни вращаться с одинаковой скоростью.

– Когда транспортное средство движется по кривой дороге , сама крестовина вращается, и одна из боковых шестерен движется медленнее или быстрее, чем другая. Что будет быстрее, а что медленнее, определяется поворотом.

Обязательно посмотрите видео. Уверяю вас на 100% гарантию понимания всего этого.
Вот самая простая демонстрация…!
, вы можете перейти к 1:56, если хотите пропустить скучную часть.

[Источник]

Дифференциал повышенного трения —

Дифференциал повышенного трения или LSD — это самые современные и сложные типы дифференциалов, используемых сегодня в автомобилях.

Самым большим недостатком обычного дифференциала является то, что условие проскальзывания возникает только на одном колесе. Дифференциал передает всю мощность тому, который имеет наименьшее сопротивление. Это тратит слишком много энергии. Вместе с тем, это не помогает машине выйти из состояния пробуксовки. Здесь вступают в действие ЛСД.

Конструкция дифференциала повышенного трения

Дифференциал повышенного трения ограничивает передачу крутящего момента или мощности на одно колесо и передает его на другое колесо. Это делается путем добавления предварительно нагруженной пружины или пакетов фрикционов .

Типы самоблокирующихся дифференциалов –

1. Фиксированное значение
2. Чувствительный к крутящему моменту
3. Чувствительный к скорости и
4. С электронным управлением

Рекомендованная статья для автолюбителей –

Что такое сцепление? Зачем нам это нужно? Работа и типы с анимацией!

Все типы анимации тормозов, используемые в автомобиле!

ДИФФЕРЕНЦИАЛ: ФУНКЦИИ — ПРИНЦИПЫ РАБОТЫ И КЛАССИФИКАЦИЯ

Дифференциал является очень важной частью автомобиля, так как в качестве компонента передачи мощность двигателя передается на колеса.

Мощность двигателя передается задним карданным валом на колесо, сначала изменяющее направление за счет дифференциального вращения, затем передается на задние полуоси, после этого на задние колеса.

Дифференциальные функции для снижения скорости, получаемой карданным валом, для создания большого момента и для изменения направления вращения карданного вала 900 передается на колесо следующего витка через заднюю полуось сзади отдельно.

Однако, если дифференциал не работает, это приведет к невозможности движения автомобиля A.

Во время движения по прямой дороге.

При прямолинейном движении колеса заднего моста будут экранированы ведущей шестерней через корпус дифференциала, вал шестерни колесно-колесного дифференциала, шестерни колесно-шестеренного дифференциала, зубья боковых шестерен не проворачиваются, остаются быть втянутым во вращение зубчатого венца.

Таким образом, колесо вращается одинаково влево и вправо.

Во время поворота.

В момент поворота автомобиля налево левое колесо заключенного больше правого.

Если корпус дифференциала с зубчатым венцом вращается, шестерня будет вращаться вокруг своей оси, а также движение вокруг левой боковой шестерни, поэтому вокруг правой боковой шестерни увеличивается сторона, где число оборотов шестерни равно 2 раз вокруг зубчатого венца.

Можно сказать, что средняя шестерня второго витка сравнима с зубчатым венцом. как это должно.

Основной принцип работы дифференциального редуктора можно понять, используя оборудование, состоящее из двух шестерен и зубчатой ​​рейки.

Обе стойки можно перемещать в вертикальном направлении до тех пор, пока весовая стойка и сопротивление скольжению не будут подняты одновременно.

Устанавливается между зубчатой ​​рейкой и шестерней, соединенной с раскосами, и может перемещаться этими раскосами.

Когда одинаковая нагрузка «W» помещается на каждую рейку, то скобы (скоба) подтягиваются, вторая рейка поднимается на такое же расстояние, это предотвратит вращение ведущей шестерни.

Но если большая нагрузка ложится на левую рейку и буфер шестерни затем вытягивается вверх по вращению зубчатой ​​рейки, нагрузка становится больше, что связано с различиями заключенных, которым дана шестерня, поэтому чем меньше бремя будет снято.

Расстояние между поднятыми рейками пропорционально числу витков шестерни.

Другими словами, эта стойка становится еще больше, а заключенные, получившие меньшую нагрузку, будут двигаться. Этот принцип используется при проектировании дифференциальных передач.

1. Еще больше уменьшает количество оборотов, исходящих от коробки передач, прежде чем они передаются на задние оси.
2. Изменяет направление оси вращения силового агрегата на 90°, т.е. с продольного на поперечное направление.
3. Для равномерного распределения мощности на обе задние ведущие оси при прямолинейном движении трактора.
4. Для распределения мощности по требованию на ведущие оси при повороте, т.е. внешнему колесу требуется больше оборотов, чем внутреннему колесу – при повороте.

1. Входная шестерня
2. Коронная шестерня
3. Клетка дифференциала
4. Звездочка дифференциала
5. Дифференциал моста (солнечная) шестерня

1. Открытый дифференциал
2. Заблокированный дифференциал
3. Вязкостной дифференциал повышенного трения
4. LSD с механическим сцеплением (включая eLSD)
5. Торсен и винтовой дифференциал
6. Дифференциал векторизации крутящего момента

Открытые дифференциалы являются самой простой формой дифференциала. Цель состоит в том, чтобы обеспечить разные скорости между двумя колесами, в то время как распределение крутящего момента остается постоянным на уровне 50/50.

Распространенное заблуждение относительно открытых дифференциалов состоит в том, что когда одно колесо поднимается, на него передается 100 % крутящего момента.

Это неверно, однако количество крутящего момента, передаваемого на колесо с тягой, очень мало, поскольку количество крутящего момента, необходимого для вращения колеса, также невелико.

Помните, что оба колеса всегда получают одинаковый крутящий момент, но если одно из них не имеет сопротивления (например, если оно находится в воздухе), в результате крутящий момент, передаваемый на ведущую ось, очень мал.

• Разделяет крутящий момент двигателя на два выхода
• Позволяет колесам вращаться с разной скоростью
• Когда одна шина теряет сцепление с дорогой, противоположная шина также теряет мощность
• Используется в семейных седанах и автомобилях эконом-класса

Преимущества:

• Позволяет абсолютно разную скорость вращения колес на одной и той же оси, что означает отсутствие проскальзывания колес при повороте, так как внешнее колесо будет перемещаться дальше.
• С точки зрения эффективности меньше энергии будет теряться при использовании дифференциального варианта по сравнению с альтернативными вариантами.
• Стоимость.

Недостатки:

• Когда одно колесо имеет плохое сцепление с дорогой, это резко ограничивает мощность, которую может подавить автомобиль.

Поскольку распределение крутящего момента всегда 50/50, если одно колесо не может передать большую мощность, другое получит такой же низкий крутящий момент.

Заблокированные дифференциалы находятся на противоположной стороне спектра по сравнению с открытыми дифференциалами.

Цель состоит в том, чтобы скорость вращения колес между двумя колесами оставалась постоянной, и главное преимущество здесь заключается в том, что крутящий момент будет передаваться на колесо с тягой, до 100 процентов на одно колесо.

При движении по бездорожью дифференциал обычно имеет функцию блокировки, чтобы он открывался при движении по асфальту.

• Подключенные колеса всегда вращаются с одинаковой скоростью
• Поворот автомобиля может быть очень сложным
• Встречается в Jeep Wrangler и большинстве полноразмерных грузовиков

Преимущества:

• Позволяет передавать крутящий момент на колесо с наибольшим сцеплением. Для всех стилей дифференциала это позволит максимальному крутящему моменту достичь земли на любом состоянии поверхности.
• Для бездорожья, где износ шин не является проблемой, это самое лучшее, что может быть. Надежный, простой и очень эффективный.
• В ситуациях, когда желательно поддерживать постоянную скорость вращения колес на оси (например, дрифтинг), это простое решение (сварной дифференциал работает так же).

Недостатки:

• Заблокированный дифференциал не будет учитывать разницу в скорости вращения правого и левого колес.

Это означает дополнительный износ шин и, как следствие, заедание в трансмиссии.

VLSD довольно просты в эксплуатации, однако имеют некоторые недостатки по сравнению с другими формами LSD.

• Комбинация открытых и блокируемых дифференциалов
• Обычно действует как открытый дифференциал
• Автоматически блокируется при проскальзывании
• Встречается в спортивных автомобилях, таких как Nissan 370Z и Mazda MX-5 Miata
.

Преимущества:

• Обеспечивает различную скорость вращения колес на оси, что снижает износ шин по сравнению с заблокированным дифференциалом (то же самое относится ко всем формам LSD, но этот стиль особенно хорош для него).
• Позволяет передавать крутящий момент на колесо с большим сцеплением.
• Очень плавная работа, как правило, не будет неуклюжести на низкой скорости, характерной для других типов LSD, перемещающихся в узком радиусе (например, на парковках).

Недостатки:

• Невозможно полностью заблокировать, для передачи крутящего момента системе требуется разность скоростей между двумя сторонами.
• По мере того, как жидкость внутреннего редуктора нагревается (в случаях, когда она используется слишком часто), действие LSD будет уменьшаться.

LSD с муфтой выпускаются в широком ассортименте. односторонние, 1,5-полосные, двусторонние и даже электронные.

В принципе, все они работают очень похоже, с пакетом сцепления, который пытается заблокировать дифференциал, позволяя передать крутящий момент на колесо с наибольшим сцеплением.

Преимущества:

• Применяет блокировку при нажатии дроссельной заслонки. В отличие от VSLD, это означает, что разделение крутящего момента может произойти до того, как одно колесо достигнет другой скорости (аналогично заблокированному дифференциалу).
• Для LSD с односторонним движением дифференциал действует как открытый дифференциал, когда не нажат газ, что позволяет легко изменять скорость вращения колес при прохождении поворотов.
• Для двусторонних LSD дифференциал применяет блокирующее усилие при замедлении, что в некоторых случаях может способствовать стабильности торможения.
• Хорошо работает, даже если одно колесо оторвано от земли или имеет ограниченное сцепление с дорогой.
Электронные LSD
• позволяют бортовым компьютерам управлять включением сцепления, оптимизируя блокировку в зависимости от условий движения.

Недостатки:

• Часто требуется регулярная замена масла, а фрикционы могут изнашиваться со временем и требовать замены.
• Электронные LSD увеличат стоимость и сложность.

Торсен и косозубые дифференциалы работают довольно схожим образом, используя хитроумную передачу, чтобы применить блокирующее усилие для передачи крутящего момента на колесо с большим сцеплением.

Они отлично подходят для использования на улице и даже на легком треке, хотя у них есть недостаток.

Преимущества:

• Эти дифференциалы начинают передавать больший крутящий момент на более медленно вращающееся колесо в тот момент, когда между ними возникает разница скоростей. По сути, он реагирует гораздо быстрее, чем VLSD.
• Это чисто механические системы, не требующие планового технического обслуживания, поскольку действие дифференциала зависит от трения в шестернях.

Недостатки:

• Когда одно колесо находится в воздухе, дифференциал Torsen действует очень похоже на открытый дифференциал, и на ведущую ось передается очень небольшой крутящий момент.

Для уличного использования это вполне приемлемо, но может быть проблемой для более специализированных транспортных средств на трассе.

Без сомнения, самый сложный из дифференциалов, этот вариант позволяет разработчикам максимально контролировать ситуацию, что означает уникальное программирование, позволяющее реагировать на любую ситуацию, а также способность вызывать рыскание.

• Используются дополнительные зубчатые передачи
• Точная настройка крутящего момента, подаваемого на каждое ведущее колесо
• Может замедлить или ускорить поворот автомобиля на повороте
• Тяжелый, сложный и малоэффективный для экономии топлива
• Встречается в BMW X5 M или Lexus RC F
.

Преимущества:

• Позволяет передавать больший крутящий момент на внешнее колесо при прохождении поворотов. Как правило, LSD передают крутящий момент на колесо, которое вращается с меньшей скоростью.
• Это связано с тем, что большая скорость колеса воспринимается как проскальзывание, поэтому LSD блокируется, чтобы передать больший крутящий момент на более медленное колесо и предотвратить проскальзывание колеса.