12Окт

Устройство дифференциала: Дифференциал — что это, принцип работы, где находится — Словарь автомеханика

Содержание

Дифференциал (автомобиль) — это… Что такое Дифференциал (автомобиль)?

Устройство дифференциала(центральная часть)

Дифференциа́л — это механическое устройство, которое передает вращение с одного источника на два независимых потребителя таким образом, что угловые скорости вращения источника и обоих потребителей могут быть разными относительно друг друга.

Назначение

В моделях автомобилей и картах ведущие колёса находятся на одной общей оси. Это нормально, когда автомобиль едет по прямой. Однако в повороте внутреннее колесо проходит меньший путь, чем внешнее, поэтому такая конструкция приводит к пробуксовке внутреннего колеса, что негативно сказывается на управляемости автомобиля, особенно при движении на больших скоростях. Для того, чтобы ведущие колёса вращались несинхронно, и применяется дифференциал.

Назначение дифференциала:

  • Передаёт крутящий момент с двигателя на ведущие колёса.
  • Служит дополнительной понижающей передачей.
  • Позволяет колёсам вращаться с разными угловыми скоростями (из-за этого дифференциал и получил своё название).

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

На полноприводных автомобилях 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 в разрезе

Классические автомобильные дифференциалы основаны на планетарной передаче. Карданный вал 1 через коническую зубчатую передачу вращает редуктор 2. Редуктор через независимые друг от друга шестерни 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

У обычного дифференциала, если одно из колёс находится на льду или в воздухе, крутиться будет именно это колесо (при этом второе колесо, стоящее на твёрдой земле, неподвижно; логичнее было бы передавать крутящий момент на него).

Аналогично, у гоночного автомобиля в повороте внутреннее колесо загружено слабее внешнего, поэтому на внешнее колесо передаётся недостаточный крутящий момент, в то время как внутреннее находится на грани пробуксовки.

Таким образом, проблема буксующего колеса ухудшает управляемость и проходимость автомобиля.

Способы решения проблемы буксующего колеса

Ручная блокировка дифференциала

По команде из кабины шестерни дифференциала блокируются, и колёса вращаются синхронно. Таким образом, дифференциал можно заблокировать на вязком грунте, и отключить блокировку на асфальте. Применяется в вездеходах и внедорожниках.

При езде на таких автомобилях нельзя включать блокировку, когда автомобиль движется. Также нужно знать, что крутящий момент, создаваемый мотором, настолько велик, что может сломать механизм блокировки или полуось. На заблокированном дифференциале можно ездить только на малых скоростях и только на труднопроходимой местности. 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 этого 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 ротором, но в повороте появляется разница в угловых скоростях.

Между ротором 2 и полуосью 4 сделан фрикцион (в зависимости от конструкции, фрикцион может быть на одной полуоси или на двух; на ходовые качества это не влияет). Когда автомобиль движется по прямой, ротор и полуось вращаются с одной и той же скоростью, и трения нет. Чем больше разность в скорости полуосей, тем выше сила трения.

Наиболее эффективный вид дифференциала, он требует периодического обслуживания и поэтому никогда не устанавливается на серийные машины (только на спортивные и тюнингованные).

Вязкостная муфта

Упрощённый вариант фрикционного дифференциала. На одной из полуосей имеется резервуар, заполненный вязкой 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» (внедорожниках, 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 высокая 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: Honda. Достоинства: работает автоматически, на хорошей дороге экономит бензин. Недостатки: ограниченная проходимость, сложность, ограничения на буксировку.

Гипоидные самоблокирующиеся дифференциалы

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

Есть ещё два типа дифференциалов, основанных на этом же свойстве: дифференциал типа Quaife и планетарный дифференциал.

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

Дифференциал Torsen

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

Конструкция дифференциала Торсен основана на червячных шестернях, вращающихся на различных осях. Каждая боковая шестерня является червячной шестерней с шлицевым соединением с выходными чашками. Внутри находится 2 или 3 набора планетарных червячных шестерен (называемых элементными шестернями), перпендикулярных к оси боковых шестерен. Каждый набор состоит из 2-х червячных шестерен, соединенных между собой посредством ведомых шестерен, и зацепленных с боковыми шестернями. Таким образом, две боковые шестерни соединены между собой посредством элементных червячных шестерен.

При изменении сцепления на колесе, давление между элементными шестернями и боковыми шестернями изменяется, вызывая контрвращение элементной пары, смещая вращающий момент на другую сторону. 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.

См. также

Ссылки

Wikimedia Foundation. 2010.

Дифференциальная передача. Автомобильный дифференциал — назначение, устройство и принцип работы

Прежде чем приступить к рассмотрению дифференциалов, их типов и нюансах работы, сначала мы с вами обратимся к теории. Для чего вообще нужен дифференциал на современных автомобилях и какой принцип его работы?


Дифференциал, как говорит теория, это механическое устройство с особым видом планетарной зубчатой передачи, разделяющий момент входного вала (в нашем случае карданного вала) между выходными валами (полуосями) автомобиля, передающий, момент силы с карданного вала на задние полуоси в заднеприводном варианте или непосредственно от двигателя сразу на полуоси в переднеприводном автомобиле так (дифференциал в расположен в КПП), что угловые скорости вращения этих полуосей могут быть разными по отношению друг к другу и колеса автомобиля проходят разный путь (например в повороте). Опять же, все из теории, во время прохождения поворота колеса автомобиля проходят по различным траекториям, а именно, по внутренней и внешней, отсюда соответственно получается, что колесо вращающееся по внешнему радиусу проделывает (пробегает) больший путь чем то колесо, которое вращается по внутреннему радиусу, а значит, что и скорость такого вращения колес будет разная, т.е. скорость колеса вращающегося (пробегающего) по внутреннему радиусу должна быть меньше той скорости колеса, которое вращается по внешнему радиусу.

В этом как-раз непосредственно и заключается главная задача дифференциала, т.е. правильно распределять скорости вращения валов на выходе и соответственно самих колес.

Предназначение дифференциала автомобилей:

— позволяет ведущим колёсам вращаться с разными угловыми скоростями;

— неразрывно передаёт крутящий момент от двигателя на ведущие колёса.

Основная проблема, появившаяся на заре автомобильной эры, была решена с помощью применения дифференциала, теперь повороты машине можно проходить более безопасно и без пробуксовки колес, а отсюда соответственно и без чрезмерной нагрузки на трансмиссию, на шины и на сами подшипники колес. Но зато появилось другое неудобство.


Простейший дифференциал имеет одну яркую «особенность», благодаря которой он категорически не подходит для сложных, экстремальных дорожных ситуаций.

Когда у ведущих колес 100% сцепление с дорогой, то все будет идти хорошо и дифференциал будет исполнять свою функцию просто идеально, но стоит одному из колес попасть в ситуацию когда оно (шина) потеряет сцепление с дорогой, или попадет на другой тип грунта или на лед, то начнет вращаться именно то колесо, которое потеряло сцепление, а противоположенное стоящее на более цепком грунте просто останется неподвижным.

Не вдаваясь в сами нюансы работы механизма можно просто констатировать факт, что дифференциал не меняет свой крутящий момент, он просто перераспределяет мощность между колесами и такая мощность будет всегда больше на том именно колесе, которое вращается быстрее. При пробуксовке колеса сопротивление его и крутящего момента будет минимальным, а значит чрезвычайно малым будет и крутящий момент передающийся с самого двигателя непосредственно на колесо, а значит и на противоположенном колесе этот крутящий момент будет ему соответствовать, то есть он будет минимальным.

В этой связи инженеры и автопроизводители большинства автокомпаний начали искать новое решение с этой проблемой. Появилось большое количество (различных видов устройств) дифференциалов. Основные виды таковых нам и хотелось бы освятить в данной статье. А также нам хотелось бы рассказать своим читателям и об основных преимуществах и конкретных недостатках тех или иных видов этих устройств, и еще, на каких современных автомобилях можно сегодня встретить тот или иной тип дифференциалов.

Свободный дифференциал (Open Differential).


Суть его работы.

Разделяет крутящий момент двигателя на две оси, каждая из которых способна вращаться с различной скоростью.

Недостатки.

При потери сцепления колеса с дорогой крутящий момент на противоположном колесе тоже снижается (падает). В худшем варианте, у застрявшего автомобиля одно колесо будет свободно вращается, в то время, как противоположенное с лучшим сцеплением не сможет просто передать поверхности (дороге) достаточно крутящего момента, чтобы сдвинуть автомобиль с места.

Современные системы управления тягой компенсируют это, путем применения тормозов к потерявшему сцепление колесу. Но данный подход к проблеме помогает лишь отчасти, более сложный дифференциал, как правило действует быстрее и он более эффективен, чем тот же стандартный тип такого механизма.

Устанавливается на большинство автомобилей у которых «отсутствуют претензии» на нехватку большой мощности (они достаточно мощные), или у которых «отсутствуют амбиции» к любому бездорожью (внедорожники), а также на семейные седаны, и т.д.

Блокируемый дифференциал (Locking Differential).


Как он работает.

При заблокированном дифференциале колеса машины будут постоянно вращаться с равными скоростями. В песке, в грязи и на снегу заблокированный дифференциал гарантирует, что крутящий момент продолжит поступать на колеса с более высокой тягой.

Недостатки.

В незаблокированном виде данный механизм ведет себя точно также, как и свободный дифференциал. Блокировка дифференциала на поверхности с высоким уровнем сцепных свойств, как например, на том же сухом асфальте, затрудняет поворачиваемость автомобиля и может нанести серьезный вред автомобильной трансмиссии.

На каких автомобилях его можно обнаружить.

Wrangler, ; опционально его можно поставить на большинство полноразмерных джипов и пикапов.

Самоблокирующийся дифференциал (Limited-slip Differential). Дифференциал повышенного трения.


Как он работает.

Самоблокирующийся дифференциал совмещает в себе две концепции,- свободную и блокируемую системы дифференциалов. Он способен функционировать большую часть времени как обычный дифференциал, а в нужный момент автоматически блокироваться, т.е. в тот момент, когда происходит проскальзывание одного из колес. Блокировка достигается за счет вязкостной муфты, или фрикционной муфты, или за счет сложной системы гидророторного типа. В военных автомобилях ставятся зубчатые или кулачковые самоблокирующиеся дифференциалы.

Недостатки.

Чисто механические дифференциалы повышенного трения являются реактивными. То есть, они не блокируются пока не произошла пробуксовка колеса.

На каких автомобилях его можно обнаружить.

со Sport пакетом (с вискомуфтой), (clutch-type), (helical gears).

Самоблокирующийся дифференциал с электронным управлением (Electronically Controlled Limited-slip Differential).


Как он работает.

Преимущества такого электронного управления в том, что повышается тяга в повороте и степень блокировки дифференциала можно настроить.

Например, если компьютер автомобиля определяет, что в повороте у него (автомобиля) избыточная поворачиваемость, то он может сильнее заблокировать дифференциал для того чтобы стабилизировать автомобиль.

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).

Здравствуйте друзья читатели! Поговорим о механизме, который есть и будет на каждом автомобиле – дифференциал. Что такое дифференциал в автомобиле и зачем нужен? Дифференциал нужен для оптимального распределения крутящего момента при поворотах и маневрировании, когда колеса начинают крутиться с разными угловыми скоростями.

Дифференциал, как я думаю о нем, должен писаться с большой буквы. Он являет собой самый первый сложный шестеренчатый механизм, изобретенный на заре автомобилестроения. Поняв его и испытав восторг от человеческого гения, который смог так просто решить важную проблему, ты убедишься что сути-то он прост как пять копеек, а какую задачу решил!

О нем особо никто теперь не думает, он есть — да и есть, и должен быть всегда. Привыкли. А ведь без него нет ни одного автомобиля. Это важнейший элемент трансмиссии!

Где расположен дифференциал:

  • на заднеприводном автомобиле в картере моста, и совмещен с шестерней главной передачи;
  • на переднеприводном, тоже совмещен с главной передачей и как правило в одном картере с ;
  • на они присутствуют и в переди, и сзади, и совмещены с главными передачами;
  • так же, в полноприводных автомобилях внедорожниках и , для оптимального распределение крутящего момента на все колеса, добавляется третий дифференциал и устанавливается между осями в раздаточной коробке.

Те дифференциалы, которые работают на ведущих колесах называют межколесными, а дифференциалы, распределяющие моменты между осями автомобиля – межосевыми.

Принцип работы дифференциала построен на идее планетарного редуктора. В зависимости от использования вида шестерен, дифференциалы бывают следующих видов: цилиндрические, конические, червячные.

Дифференциал конический, как правило применяют в межколесных дифференциалах. Цилиндрический распространен, ввиду его конструктивной простоте, в межосевых дифференциалах. Червячный признан как универсальный и самый тихий в работе, хотя самый сложный в изготовлении, применяется и в межколесных и в межосевых.

Устройство дифференциала автомобиля

Рассмотрим устройство дифференциала автомобиля. Все дифференциалы имеют один и тот же принцип – принцип планетарного редуктора. То есть имеют полуосевые шестерни и бегущие по ним, шестерни – сателлиты.

Корпус (чашка дифференциала) принимает крутящий момент от шестерни главной передачи, чарез оси сателлитов и сами шестерни-сателлиты и передает на полуосевые шестерни.

Сателлитов может быть два или четыре в коническом дифференциале, это зависит от мощности автомобиля.

В конических и червячных дифференциалах из ровно в два раза больше, это связано с конструктивной особенности такого типа дифференциалов. Пары сателитов распределяется каждый на свою полуосевую шестерню.

Полуосевые шестерни, в планетарке их еще называют светлым название «солнечные шестерни», передают уже крутящий момент на колеса. Левые и правые полуосевые шестерни могут иметь разное количество зубьев, такие дифференциалы называют несимметричные. Нессиметричные дифференциалы, соответственно, имеют и пары сателлитов с разным количеством зубов (рассмотрите внимательно конический дифференциал на чертеже выше).

Несмотря на ассиметричность, дифференциалы работают так же как и симметричные, и та или иная идея конструкторов по компоновке этих механизмов обусловлена лишь соображениями компактности и конструктивной необходимости.

Работа дифференциала

Работа межколесного дифференциала характеризуюется тремя режимами:

  1. движение по прямой;
  2. работа в поворотах;
  3. в условиях скользкой дороги.

При движении прямо, силы распределяются поровну на каждое колесо, крутящий момент через корпус передается на сателлиты. Сателлиты не вращаются на своих осях, соответственно полуоси вращаются с равными угловыми скоростями.

В повороте же начинает работать дифференциал, то есть выполнять работу, для которой он и был создан. Внутренне колесо начинает бежать по меньшему радиусу, а внешнее по большому, угловые скорости на полуосевых шестернях начинают меняться. Сателлиты начинают вращаться вокруг своих осей, которые увеличивают скорость внешней шестерни полуоси, бегущего по внешнему радиусу колеса и уменьшать угловую скорость внутренней шестерни, полуось и колесо, бегущего по внутреннему радиусу.

Суммы частот вращения полуосевых шестерен всегда соответствуют частоте вращения ведомой шестерни главной передачи. Поэтому при повороте тяга на колеса всегда одинаковая и никогда не происходит пробуксовки внутреннего колеса, при условии равного сцепления колес с дорогой.

Если же автомобиль попадает в условия скользкой дороги, то колесо у которого меньшее сцепление начинает пробуксовавать, вращаться быстрее, а то колесо у которого сцепление с дорогой больше, просто перестает вращаться и по сути дела автомобиль просто будет стоять на месте с одним вращающемся колесом. Это тот минус дифференциала, который обусловлен его конструкцией.

Бороться с таким явление можно, и конструкторы придумали блокировку дифференциала. Но об этом в другой статье.

Спасибо за внимание! Переходите в другую статью, там наверняка вы найдете много для себя полезного. И поделитесь с друзьями в соц.сетях.

Дифференциал – это устройство, которое управляет распределением вращательного момента от входного вала к выходным, при этом скорость каждого отдельного элемента может отличаться. Механизм широко применяется в автомобильной индустрии.

Дифференциалы различаются согласно месту установки, предназначению и особенностям конструкции:

  1. В автомобилях с приводом на одну ось используется лишь один дифференциал, называемый межколесным. Его необходимость вызвана тем, что внешние и внутренние колеса проходят разное расстояние при повороте транспорта.
  2. Автомобили с приводами 6×6 или 8×8 содержат в конструкции дополнительный межтележечный дифференциал.
  3. В полноприводных же моделях устанавливается целых три дифференциала: два межколесных и один межосевой.

О том, как работает межосевой дифференциал, и какие межосевые дифференциалы вообще могут быть мы поговорим более подробно далее.

Предназначение межосевого дифференциала

Межосевой дифференциал предназначен для распределения крутящего момента между ведущими осями автомобиля и дает им возможность вращаться с разными угловыми скоростями. Такая потребность вызвана простым условием движения транспорта по неровным поверхностям, когда собственная масса конструкции давит на ось, находящуюся в более низком положении. Так, при езде под горку значительная часть момента подается на задние колеса. И, наоборот, в случае спуска.

Устройство межосевого дифференциала устанавливается, как правило, в раздаточной коробке автомобиля. Межосевой дифференциал может быть симметричным и несимметричным. Первый распределяет крутящий момент между осями поровну, а второй – в определенном соотношении.

Кроме того, существует межосевой дифференциал без механизма блокировки, который позволяет осям вращаться с различной скоростью, а также дифференциал самоблокируемый либо с механизмом ручной блокировки, который принудительно распределяет вращающий момент между приводными полуосями в зависимости от дорожных условий. При этом принудительная блокировка межосевого дифференциала подразумевает полное или частичное выключение дифференциала, обеспечивающее жесткое соединение передней и задней полуосей между собой.

Чаще всего для полной реализации полноприводных возможностей автомобиля применяется самоблокируемый дифференциал, который может иметь три вида конструкций и разные принципы работы соответственно.

Конструкции и принцип работы самоблокирующегося межосевого дифференциала

Итак, существует три вида самоблокирующегося межосевого дифференциала:

  • вязкостная муфта;
  • блокировка типа Torsen;
  • фрикционная муфта.

Межосевой дифференциал с вискомуфтой

Схема межосевого дифференциала с вискомуфтой представляет собой планетарную симметричную схему на конических шестернях. Данная конструкция предполагает наличие управляющего элемента вязкостной муфты, которая состоит из следующих элементов:

  1. корпус;
  2. вал корпуса;
  3. ведущий вал;
  4. ведомый вал;
  5. диски;
  6. боковая шестерня;
  7. уплотнения.

Муфта в своей конструкции имеет герметично закрытую полость, наполненную воздушно-силиконовой масляной смесью. Полость кинетически связана с двумя пакетами дисков, которые соединены с обеими полуосями.

Принцип работы:

При прямолинейном движении по ровной поверхности и с постоянной скоростью межосевой дифференциал передает крутящий момент двигателя на переднюю и заднюю ведущую ось в соотношении 50 на 50. В случае если один из пакетов дисков начинает вращаться быстрее другого, то в герметической полости муфты повышается давление, и она начинает механически тормозить (т.е. блокировать) этот пакет, тем самым уравнивая угловые скорости вращения.

Следующие примеры могут легко объяснить, зачем нужен межосевой дифференциал с вязкостной муфтой:

  • В случае выезда транспортного средства на скользкую поверхность, что приводит к сильной пробуксовке передних колес, из-за значительно повышается давления в муфте. Как следствие, на задние колеса подается гораздо больший крутящий момент.
  • Распределение момента в пользу переднего привода происходит в случае резкого разгона автомобиля на скользкой поверхности. В такой ситуации происходит смещение центра тяжести вперед, и передняя ось становится ведущей.

Широкое распространение конструкция с вискомуфтой получила благодаря простоте конструкции и ее дешевизне. К недочетам можно отнести отсутствие функции ручной блокировки, возможность перегрева при долговременной работе, неполное автоматическое блокирование, преобразование значительной части кинетической энергии в тепловую.

Межосевой дифференциал с блокировкой типа Torsen

Конструкция рабочего привода данной системы состоит из следующих единиц:

  1. корпус;
  2. правая полуосевая шестерня;
  3. левая полуосевая шестерня;
  4. сателлиты правой и левой полуосевых шестерен;
  5. выходные валы.

Стоит отметить, что дифференциал Torsen имеет наиболее совершенную конструкцию.

Принцип работы:

Межосевой блокируемый дифференциал Torsen состоит из ведомых и ведущих червячных колес, иначе называемых полуосевыми и саттелитами. В такой системе блокировка случается вследствие особенностей функционирования шестерен данного типа. В нормальном состоянии им задается определенное передаточное число. Если колеса имеют хорошее сцепление с поверхностью и движутся плавно, работа дифференциала происходит точно так же, как и у симметричного. Но как только происходит резкое увеличение момента, саттелит пытается начать движение в обратную сторону. Полуосевая червячная шестерня перегружается, и происходит блокировка выходных валов. При этом лишний крутящий момент двигателя переходит на другую ось. Максимальная степень перераспределения момента для дифференциалов Torsen – 75 на 25.

Наиболее известной разновидностью данной системы является Torsen Audi Quattro. Это один из самых популярных механизмов в конструкциях современных полноприводных автомобилей. Его неоспоримыми преимуществами являются широкий спектр переброса вращающего момента, мгновенная скорость срабатывания и отсутствие негативного влияния на тормозную систему. А вот к недостаткам можно отнести сложность конструкции со всеми сопутствующими последствиями.

Межосевой дифференциал с фрикционной муфтой

Блокировка на базе фрикционной муфты серьезно превосходит описанные выше конструкции, потому что имеется возможность и автоматической, и ручной блокировки дифференциала. Конструктивно она очень схожа с вискомуфтой и отличается лишь основными рабочими элементами.

  1. корпус;
  2. вал корпуса;
  3. ведущий вал;
  4. ведомый вал;
  5. фрикционные диски;
  6. уплотнения.

Принцип работы:

Принцип работы межосевого дифференциала такого рода достаточно прост. При однообразном плавном движении угловые скорости распределяются между осями поровну. Если одна из полуосей начинает вращаться с увеличенной скоростью, фрикционные диски сближаются и притормаживают ее за счет сил трения.

Однако из-за сложности конструкции и особенностей обслуживания фрикционные дифференциалы не используются производителями серийных автомобилей, несмотря на свои очевидные преимущества. Кроме того, ощутимый минус такой системы – быстрый износ рабочих элементов, а значит малый ресурс ее работы.

Система блокировки Haldex

Но стоит сказать, что на базе конструкции межосевого дифференциала с фрикционной муфтой еще в 1998 году шведским заводом Haldex была выпущена собственная альтернативная система. Она основывалась на работе электрогидравлической связки элементов. Та старая версия системы была скорей провальной, чем удачной, но породило несколько модификаций, последняя из которых стала довольно востребованной.

Haldex 4 поколения, вышедший в 2007 году стал настоящим прорывом. Основными рабочими плоскостями системы являются фрикционные диски. Через них крутящий момент от двигателя передается на полуоси. Одним из новшеств стал полный отказ производителя от использования в качестве рабочего привода гидравлического насоса. Ему на смену пришел мощный полностью электрический насос.

А вот самым интересным изменением стало превращение системы в полностью электронную. Так, включение муфты и блокировка полуосей больше не зависит от скорости вращение отдельного колеса. Управление работой системы ведется через электронный блок управления, который получает всю необходимую информацию от датчиков движения. Кроме того, одним из главных сигналов включения муфты в работу является нажатие педали газа. Ускорения почти всегда сопровождается определенной пробуксовкой, поэтому блокировка как нельзя кстати.

Haldex 4 многими называется самой современной системой для автомобилей с подключаемым полным приводом. Особенно часто Haldex устанавливают на современные внедорожники с межосевым дифференциалом азиатского производства. Ее главными преимуществами являются простота конструкции, надежность и работа на протяжении всего времени езды. А вот главный недостаток – невозможность переноса более 50% мощности на заднюю ось вращения.

Дифференциал – это механизм трансмиссии, распределяющий подводимый к нему крутящий момент между приводными валами и позволяющий колесам вращаться с разными угловыми скоростями. Особенно это заметно, когда машина проходит поворот. Дифференциал обеспечивает безопасное и комфортное вождение на сухой дороге с твердым покрытием. Однако если автомобиль покинет ее пределы и продолжит двигаться по пересеченной местности, а также в случае гололеда (и других тяжелых погодных условий) этот механизм может лишить автомобиль возможности передвигаться. О том, что такое дифференциал, как он устроен, в чем его вред для внедорожников и как с этим бороться — пойдет речь ниже.

Дифференциал как часть трансмиссии

Дифференциал в автомобиле — это механизм, распределяющий крутящий момент карданного вала трансмиссии между ведущими колесами передней или задней оси (в зависимости от типа привода), позволяя каждому из них вращаться без пробуксовки. В этом заключается основное назначение дифференциала.

Ведуший мост с дифференциалом в разрезе

При прямолинейном движении, когда колеса нагружены одинаково и имеют равную угловую скорость вращения — механизм работает в качестве передаточного звена. Если условия движения изменяются (поворот, пробуксовка) — нагрузка становится неравномерной. У полуосей появляется необходимость вращаться с разными скоростями, и, как следствие, становится необходимым распределить полученный крутящий момент между ними в определенном соотношении. Тогда узел выполняет вторую важную функцию: обеспечение безопасного маневрирования автомобиля.

Схема расположения дифференциала зависит от типа привода автомобиля:

  1. Передний привод – картер коробки передач.
  2. Задний привод – корпус ведущего моста.
  3. Полный привод – корпусы переднего и заднего мостов (для передачи крутящего момента ведущим колесам) или раздаточная коробка (для передачи крутящего момента ведущим мостам).

Дифференциал на автомобилях появился не сразу. Конструкторы первых «самодвижущихся экипажей» были очень озадачены плохой маневренностью своих изобретений. Вращение колёс с одинаковой угловой скоростью во время прохождения поворота приводило к тому, что одно из них начинало буксовать или, наоборот, полностью теряло контакт с дорогой. Инженеры вспомнили, что на ранних прототипах первых автомобилей, снабжаемых паровыми двигателями, было устройство, позволявшее избежать потери управляемости.

Механизм распределения вращающего момента изобрёл француз Онесифор Пеккёр. В устройстве Пеккёра присутствовали валы и шестерни. Через них крутящий момент от мотора поступал к ведущим колёсам. Но даже после применения изобретения Пёккера проблема пробуксовки колёс на поворотах не решилась полностью. Выявились недостатки системы. Например, одно из колес в какой-то момент терял сцепление с дорогой. Сильнее всего это проявлялось на обледенелых участках.

Пробуксовка в таких условиях часто приводила к авариям, поэтому конструкторы надолго задумались над тем, как предотвратить занос машины. Решение было найдено Фердинандом Порше. Он стал изобретателем кулачкового механизма, который ограничивал проскальзывание колёс ведущего моста. Немецкое устройство дифференциала нашло применение в автомобилях Volkswagen.

Как устроен дифференциал


Принципиальная схема дифференциала

Узел работает как планетарный редуктор. Принципиальное устройство дифференциала: шестерни полуосей (5) и сателлитов (4) размещены в чашке (3). Чашка (корпус) жестко соединена с ведомой шестерней (2), которая принимает крутящий момент от ведущей шестерни главной передачи (1). Корпус передает вращение посредством сателлитов полуосям, вращающим ведущие колеса. Разные угловые скорости обеспечиваются благодаря работе сателлитов. Величина крутящего момента остается неизменной.

Применение дифференциалов в зависимости от их видов

Устройства используют для передачи крутящего момента ведущим колесам и ведущим мостам автомобиля.

Грузовики и легковые автомобили всех типов приводов имеют межколесный дифференциал, передающий вращение колесам. Межосевой дифференциал, распределяющий крутящий момент между мостами, применяют исключительно в полноприводных машинах.

По типу применяемой зубчатой передачи различают следующие виды механизмов:

  1. конический;
  2. цилиндрический;
  3. червячный.

По количеству зубьев шестерен полуосей:

  1. симметричный;
  2. несимметричный.

Благодаря его свойству пропорционально распределять крутящий момент несимметричный дифференциал с цилиндрической передачей устанавливают между мостами полноприводных автомобилей.

Заднеприводные и переднеприводные автомобили оснащают коническим симметричным дифференциалом.

Червячная передача, являясь самой универсальной, используется во всех типах устройств со всеми приводами.

Схема работы дифференциала

Рассмотрим принцип, по которому работает симметричный межколесный конический дифференциал, распределяющий крутящий момент между колесами в трех различных условиях:

  1. прямолинейное движение;
  2. поворот;
  3. пробуксовка.

При прямолинейном движении

Прямолинейное движение характеризуется равномерным распределением нагрузки между колесами автомобиля. Они имеют одинаковую угловую скорость. Сателлиты, размещенные в корпусе, не вращаются вокруг своих осей. Они передают крутящий момент от ведомой шестерни главной передачи к полуосям через неподвижное зубчатое зацепление.


Работа дифференциала при повороте и прямолинейном движении

При повороте

Когда транспортное средство поворачивает, силы сопротивления и нагрузки распределяются следующим образом:

  • Внутреннее колесо, имеющее меньший радиус от центра поворота, испытывает сопротивление большей силы, чем наружное. Увеличенная нагрузка заставляет его снизить скорость вращения.
  • Наружное колесо, двигаясь по большему радиусу (большей траектории), наоборот, должно увеличить угловую скорость, чтобы автомобиль мог повернуть плавно, без пробуксовки.

Таким образом, колеса должны иметь разные угловые скорости. Замедление вращения полуоси внутреннего колеса приводит сателлиты в движение. Они, в свою очередь, посредством конической зубчатой передачи увеличивают скорость вращения полуоси наружного колеса. Крутящий момент, получаемый от главной передачи, остается неизменным.

При пробуксовке

Колеса автомобиля, движущегося даже прямолинейно по скользкой дороге или бездорожью, могут испытывать различную нагрузку: одно из них пробуксовывает, теряя сцепление с дорогой; другое, становясь более нагруженным, замедляется. Повторяется схема поворота. Только теперь она приносит вред: буксующее колесо может получить 100% принятого дифференциалом крутящего момента, а нагруженное вообще перестанет вращаться. Движение автомобиля прекратится.

Эти недостатки работы узла решаются различными способами:

Блокировка дифференциала и система курсовой устойчивости


Принудительная блокировка дифференциала с гидравлическим приводом

Чтобы крутящий момент полуосей снова стал одинаковым, нужно блокировать действие сателлитов или обеспечить его передачу от чашки на нагруженную полуось.

Это особенно актуально для машин повышенной проходимости, имеющих полный привод 4Х4. Не только потому что они предназначены для езды по местности с тяжелыми дорожными условиями. Стоит машине, оснащенной тремя дифференциалами (два межколесных, один межосевой), хотя бы в одной из четырех точек потерять сцепление – величина крутящего момента остальных колес устремится к нулевому значению, и машина откажется ехать.

Избежать неприятностей помогает блокировка, которая может быть либо частичной, либо полной (зависит от степени перераспределения усилий между полуосями), а также либо ручной, либо автоматической (зависит от степени контроля со стороны водителя).

Наиболее сложным совершенным способом устранить недостатки узла является электронная блокировка, реализуемая на базе системы курсовой устойчивости, датчики которой контролирует все необходимые параметры во время движения автомобиля. На основе полученных данных работа автомобиля корректируется автоматически.

Безопасность прежде всего

Дифференциал создан для обеспечения безопасного комфортного маневрирования на трассе. Описанные выше недостатки касаются езды в экстремальных условиях, а также по пересеченной местности. Поэтому если на автомобиле установлен привод ручной блокировки, использовать его нужно исключительно в соответствующих дорожных условиях. А шоссейные автомобили, которые сложно «уговорить» ехать медленнее 100 км/час, эксплуатировать без дифференциала вообще невозможно и даже опасно. Такой вот нехитрый, но бесконечно важный механизм в трансмиссии.

Дифференциал трактора

Дифференциал. При повороте колесного трактора (рис. 1, а, б, в, г, д) его колесо, идущее ближе к центру поворота 0, проходит меньший путь, чем колесо, расположенное дальше от центра. Следовательно, внутреннее и наружное колеса за это время сделают различное число оборотов, т.е. будут вращаться с разной частотой.

Рис. 1. Дифференциал:

а — схема поворота колесного трактора; б — дифференциал не заблокирован; в — дифференциал заблокирован; г — устройство; д — схема действия; 1, 14 — валы; 2, 5, 11, 13, 15 — шестерни; 3, 12 — полуоси; 4 — педаль; 6 — ось; 7 — ступица; 8 — неподвижная муфта; 9 — подвижная муфта; 10 — пружина; 16 — сателлиты.

Чтобы ведущие колеса трактора при поворотах могли иметь различную частоту вращения, их устанавливают не на одном общем валу, а на двух самостоятельных, называемых полуосями 3 и 12. На этих полуосях также укреплены ведомые шестерни 11 конечной передачи.

Кроме того, в ступице ведомой шестерни 2 главной передачи установлен специальный механизм — дифференциал, который распределяет крутящий момент между ведущими колесами и обеспечивает при необходимости их вращение с различной частотой.

Устройство. Дифференциал состоит из корпуса (его роль выполняет разъемная ступица 7 ведомой шестерни главной передачи), внутри которого размещены конические шестерни 5 и 15, соединенные валами 14 с ведущими шестернями 13 конечной передачи, и жестко закрепленные оси 6 со свободно сидящими на них небольшими коническими шестернями — сателлитами 16. Сателлиты своими зубьями соединяются с шестернями 5 и 15.

Действие. При вращении вала 1 ведущей шестерни главной передачи крутящий момент передается шестерне 2 с закрепленными в ее ступице осями 6 сателлитов. Сателлиты 16 при этом увлекают за собой шестерни 5 и 15. От этих шестерен вращение через конечную передачу передается на ведущие колеса трактора.
Если сопротивление вращению обеих полуосевых шестерен 5 и 15 одинаково, что бывает при движении трактора по прямой ровной дороге, сила Р передается на зубцы шестерен одинаковыми частями Р/2. Сателлиты при этом не вращаются вокруг осей, а выполняют роль замка, соединяющего обе шестерни.

Если сопротивление увеличится, например, на колесе, получающем вращение через шестерню 5, тогда сателлит 16 начнет вращаться на оси 6 и, перекатываясь по шестерне 5, будет увеличивать частоту вращения шестерни 15. При этом частота вращения шестерни 15 увеличится настолько, насколько уменьшится частота вращения шестерни 5, а передаваемые крутящие моменты на каждое из колес останутся равными. Если шестерню 5 полностью затормозить, то частота ращения шестерни 15 будет в 2 раза больше, чем при движении трактора по прямой.

При движении трактора по прямой дороге с хорошим однородным покрытием сцепление с почвой, частоты вращения и толкающие силы его ведущих колес одинаковы.

Если правое и левое колеса трактора катятся по грунту различной плотности, то вследствие неодинакового сцепления колес с почвой их буксование будет разным, а это приведет к тому, что частота их вращения и развиваемая сила тяги каждого колеса будут различны.

Но так как между колесами установлен дифференциал, уравнивающий передаваемые крутящие моменты, общее тяговое усилие, развиваемое колесами, будет равно удвоенному тяговому усилию колеса, идущего по грунту меньшей плотности.

Устройства для блокировки дифференциала. Дифференциал можно блокировать механически, нажимая на соответствующую педаль, и автоматически.

Механическое устройство состоит из подвижной кулачковой муфты 9 (см. рис. 1, г), установленной на шлицах полуоси 12 левого ведущего колеса, приводимого в движение педалью 4, и неподвижной муфты 8, закрепленной на полуоси 3 правого колеса.

Действие такого устройства заключается в следующем. Когда тракторист нажимает на педаль 4, пружина 10 сжимается, подвижная часть муфты 9 передвигается по шлицам, входит в выемки неподвижной муфты 8 (см. рис. 1, в) и тем самым жестко соединяет обе полуоси в один общий вал. Ведущие колеса трактора при этом могут вращаться только с одинаковой частотой.

При снятии ноги с педали подвижная муфта под действием пружины занимает исходное положение (см. рис. 1, б).

Автоматическое устройство состоит из исполнительного механизма, расположенного на кожухе левого тормоза трактора, и датчика, установленного в системе гидроусилителя рулевого управления.

Рис. 2. Автоматическая блокировка дифференциала:

а — устройство; б — механизм включения; 1 — блокировочный вал; 2 — ведомые диски; 3 — диафрагма; 4 — нажимные диски; 5 — маховичок; 6 — насос; 7 — бак; 8 — редукционный клапан; 9 — кран; 10 — направляющие колеса; 11 — золотник; 12 — рейка; 13 — шарик; 14 — крестовина; 15 — конечная передача; 16 — тросик; 17 — рукоятка.

Исполнительный механизм представляет собой дисковое сцепление, ведомые диски 2 (рис. 2, а) которого соединены с левой ведущей шестерней конечной передачи 15, а нажимные диски 4 через блокировочный вал 1 — с крестовиной 14 дифференциала.

Датчик автоматического устройства состоит из золотника 11 и поворотного крана 9 с маховичком 5. В состав датчика входит также нерегулируемый редукционный клапан 8, поддерживающий в гидросистеме давление 0,7.. 0,8 МПа при температуре масла 40…70 °С.

Действие механизма автоматической блокировки заключается в следующем. При установке маховичка 5 в положение «Включено» во время движения трактора по прямой масло, подаваемое насосом 6, проходит через поворотный кран 9, затем поступает через золотник 11 в исполнительный механизм и начинает давить на диафрагму 3. Диафрагма сжимает между собой диски 2 и 4 и выключает дифференциал из работы.

При повороте направляющих колес 10 трактора на угол больше 8° рейка 12 перемещается вправо или влево (в зависимости от направления поворота), шарик 13 золотника выходит из углубления в рейке, золотник поднимается и соединяет внутреннюю полость крана 9 со сливным отверстием. Через это отверстие масло из напорной магистрали и полости диафрагмы направляется в бак 7, в результате чего происходит разблокирование дифференциала.

Управление маховичком 5 (см. рис. 2, б) производится рукояткой 17, установленной в кабине трактора, через тросик 16. Рукоятка 17 имеет три положения: I — рукоятка впереди — блокировка выключена; II — рукоятка сдвинута назад — автоматическая блокировка; III — рукоятка выдвинута назад до отказа — принудительная блокировка.
Если маховичок 5 поставить в положение «Выключено», кран 9 встанет так, что напорная масляная магистраль отключится от полости диафрагмы и она соединится со сливной магистралью. Автоматическую блокировку целесообразно применять при скоростях движения трактора не выше 10 км/ч. При работе трактора на транспортных скоростях заблокированный дифференциал значительно ухудшает маневренность трактора, что может привести к аварии.

Самоблокирующийся дифференциал. На передних ведущих колесах устанавливаются самоблокирующиеся дифференциалы, которые при прямолинейном движении трактора в отличие от обычных дифференциалов могут обеспечивать передачу па ведущие колеса крутящих моментов различных по величине. При этом, как было показано выше, повышается тяговое усилие трактора.

Конструкции самоблокирующихся дифференциалов бывают различными. В качестве примера рассмотрим применяемую на универсально-пропашных тракторах.

Устройство. Дифференциал состоит из двух корпусов 10 и 11 (рис. 3, а, б), соединенных между собой болтами.

Рис. 3. Самоблокирующийся дифференциал:

а — схема действия; б — устройство; 1, 2, 5 — шестерни; 3 — оси; 4 — сателлиты; 6 — чашки; 7 — ведущие диски; 8 — ведомые диски; 9 — полуоси; 10, 11 — корпуса; 12 — дифференциал не заблокирован; 13 — дифференциал заблокирован.

Внутри корпусов размещены четыре сателлита 4, посаженные на двух осях 3, две полуосевые шестерни 5 и два комплекта фрикционных дисков ведущих 7, имеющих наружные зубья, соединенные с внутренними зубьями корпусов 10 и 11, и ведомых 8, внутренними зубьями, соединенными с наружными зубьями ступиц полуосевых шестерен 5. Вместе с ведомыми дисками на ступицы шестерен 5 установлены нажимные чашки 6. Внутренние шлицы ступиц шестерен 5 соединяются с полуосями 9. Особенность данного дифференциала — наличие плавающих осей 3 сателлитов, которые могут перемешаться одна относительно другой. Для этой цели на концах осей сделаны скосы.

Действие. В том случае, если передний мост трактора не включен, дифференциал не заблокирован (см. рис. 3, б, I), он работает как обычный дифференциал.

После включения переднего моста в работу оси сателлитов под нагрузкой перемещаются по пазам — скосам (см. рис. 3, б, II) в корпусах 10 и 11 на величину зазоров между фрикционными дисками 7 и 8. От осей 3 усилие передается на сателлиты 4, которые при этом нажмут на чашки 6, а те, в свою очередь, сожмут диски 7 и 8 до упора в стенки корпусов.

При этом крутящий момент, подведенный шестерней 2, будет передаваться не только через зубья сателлитов, но и за счет сил трения между сжатыми дисками. При этом моменты, передаваемые зубьями сателлитов и полуосевых шестерен, окажутся одинаковыми, а моменты, передаваемые за счет трения, могут отличаться один от другого в зависимости от сцепления правого колеса с почвой.
При поворотах трактора с включенным передним мостом, когда внешние силы превысят силы трения между дисками 7 и 8, они будут пробуксовывать, не мешая повороту. [Трактор. Семенов В.М., Власенко В.Н. 1989 г.]

Похожие материалы

Что такое дифференциал и как он работает

В повороте все колеса автомобиля движутся по своей траектории. Причем задние крутятся медленнее передних, а внешние к повороту быстрее внутренних. Но как это возможно, если ведущие колеса связаны друг с другом?

Что же такое дифференциал? — Это часть трансмиссии, работа которого состоит в распределении крутящего момента строго поровну между ведущими колесами одного моста (при условии прямолинейного движения автомобиля, а также при одинаковом диаметре колес, сцеплении с дорогой и давлении в шинах), а межмостового дифференциала – в распределении крутящего момента между ведущими мостами, – поровну или в оптимальной пропорции (несимметричный дифференциал).

Свободный дифференциал (простого типа)

Внутреннее устройство дифференциалов бывает различным, а наибольшее распространение получил открытый или, по-другому, свободный дифференциал. Это чисто механическое устройство отличается простотой (обычно в нем всего четыре конических шестерни), компактностью и полностью соответствует своему названию: то есть делит крутящий момент в фиксированном соотношении (обычно 50:50) и никак не препятствует вращению выходных валов с разной скоростью. Но здесь-то и скрыта опасность: если одно из колес попадает на скользкую поверхность и забуксует, то без тяги останется и второе колесо, а сам автомобиль не сможет сдвинуться с места. Знакомая картина?

От этого недостатка избавлены блокируемые дифференциалы. В отличие от свободных, они уже с некоторым усилием стараются замедлить опережающий по скорости вал, увеличивая крутящий момент на отстающем. И хотя звучит это несколько сложно, на самом деле принцип работы подобных устройств прост: проворачиванию валов относительно друг друга препятствует возникающая между ними сила трения, и чем она больше, тем в большей степени крутящий момент смещается в сторону отстающего вала.

Дифференциал с жесткой блокировкой

Крайний случай – дифференциал с жесткой блокировкой, который по команде водителя может намертво соединить выходные валы друг с другом, полностью исключив проскальзывания отдельных колес на бездорожье. В «свободном» же состоянии, когда блокировка отключена, он ничем не отличается от открытого дифференциала, то есть обеспечивает такую же независимость вращения валов.

Подобные модели довольно широко распространены: возможность передать на один вал все 100% крутящего момента двигателя весьма востребована в среде внедорожников, где дифференциалы с жесткой блокировкой встречаются как в качестве межколесных, так и межосевых.

В то же время, далеко выйти за обозначенные границы этим дифференциалам не суждено, ведь на асфальте блокировку нужно каждый раз отключать, иначе трансмиссия будет испытывать чрезмерные нагрузки в поворотах. А значит, автомобиль остается безоружен против проскальзывания колес на неожиданно возникших скользких участках дороги.

Читайте также

Дифференциал с дисковой блокировкой

Разумеется, это не годится для мощных легковых машин, способных провернуть колеса даже на асфальте — для них существуют различные самоблокирующиеся дифференциалы.

Например, механизмы с дисковой блокировкой, часто применяемые в автоспорте и на форсированных версиях дорожных машин. Устроены они почти так же, как и свободные дифференциалы, но валы в них связаны друг с другом посредством подпружиненных фрикционов. То есть в случае пробуксовки дисковая блокировка может добавить на отстающий вал лишь столько ньютонометров, сколько фрикционы способны выдержать до начала проскальзывания. Как правило, это совсем немного – всего несколько десятков Нм, что позволит компенсировать лишь незначительное падение крутящего момента, например, при попадании колеса на пыльный или мокрый асфальт.

А что мешает увеличить силу трения фрикционов? Проблема в том, что, будучи постоянно поджатыми, эти фрикционы препятствуют свободному вращению колес в повороте, что ведет к ускоренному износу шин, самого дифференциала и неоднозначно сказывается на управляемости.

Дифференциал с вискомуфтой

Этих недостатков лишены дифференциалы, блокируемые вискомуфтой. В данном случае перераспределение крутящего момента возникает не в результате трения фрикционов, а за счет свойств особой жидкости на силиконовой основе, которая “умеет” затвердевать при нагреве. В неё помещается два набора пластин, каждый из которых связан со своим выходным валом дифференциала. И пока автомобиль движется без пробуксовок, а, соответственно, и разница в скорости вращения валов невелика, муфта себя никоим образом не проявляет, но, как только один вал начинает существенно обгонять другой, пластины взбивают жидкость, её давление и температура возрастают, вязкость повышается — и вискомуфта тормозит вал. При этом сопротивление может быть столь велико, что блокировка становится практически жесткой – на каждый вал может передаваться 100% крутящего момента!

Почему же тогда вискомуфту не часто встретишь на внедорожниках? Тому есть две причины: первая – это склонность к перегреву во время длительной пробуксовки, вторая – задержка срабатывания, ведь на нагрев жидкости нужно время. Последнее настораживает и производителей мощных легковых автомобилей: медлительность не идет на пользу управляемости. Но есть и те, кому все же удается достичь отличных ездовых характеристик: это и Subaru Impreza, и Nissan 370Z, Nissan Cefiro и полноприводный Lexus IS.

Винтовая блокировка

Куда более совершенными являются дифференциалы с винтовой блокировкой, в частности Torsen и Quaife. В отличие от всех предыдущих, созданных по принципу “открытый дифференциал с коническими шестернями + блокировка”, эти модели устроены совсем иначе. Особенность в хитрых червячных передачах: когда на одном из валов падает крутящий момент, шестерни начинает расклинивать и момент тут же перебрасывается на другую ось. То есть дифференциал даже не дожидается начала проскальзывания колеса – он реагирует на ухудшение сцепления с дорогой! При этом чем сильнее водитель жмет на газ, тем “жестче” связь между валами: в пределе на одну ось может приходится до 80% крутящего момента. Получается, что дифференциал “зажимается” тогда, когда надо – в момент разгона, а под сброс газа никак не мешает независимому вращению валов.

Степень блокировки дифференциала Torsen определяется углом нарезки зубцов на червячной передаче. Однако чем жестче блокировка, тем резче она срабатывает, а потому на практике Torsen обеспечивает только четырехкратную разницу в крутящем моменте между валами.

Столь логичное поведение и молниеносное быстродействие пригодились в совершенно различных областях: эти дифференциалы можно встретить и на скоростных автомобилях Audi с полным приводом Quattro, и на признанном внедорожнике Toyota Land Cruiser.

Недостаток же у подобных устройств один – беспомощность против диагонально вывешивания, ведь расклинивание шестерен возможно только при наличии хоть какой-то силы сопротивления на проскальзывающем колесе. В тех же условиях дифференциал с дисковой блокировкой будет хоть как-то будет пытаться помочь, а вискомуфта, “схватившись” после нескольких проворотов колеса, и вовсе передаст большую часть момента на противоположный вал.

Дисковое сцепление

Получается, что все дифференциалы – это некий компромисс между проходимостью и управляемостью? Да, но так продолжалось лишь до тех пор, пока электроника, наконец, не добралась и до этого узла автомобиля. Произошло это в середине 80-ых годов, когда Mercedes и Porsche почти одновременно оснастили свои модели дифференциалами с электронноуправляемыми многодисковыми сцеплениями. Конструктивно они напоминали механизмы с дисковой блокировкой, но фрикционы в них поджимались уже не пружиной, а гидроприводом, который по команде блока управления мог ослаблять или наоборот усиливать натяг.

В результате характеристики дифференциала стали определяться с точками программного кода, а конструкторы получили огромные возможности для настройки. Например, для лучшей маневренности можно ослаблять связь между валами на входе в поворот, а, затем, на выходе, наоборот зажимать сцепление для максимально эффективного разгона. Можно и полностью заблокировать дифференциал, и тогда автомобилю не страшно никакое диагональное вывешивание.

Казалось бы, у такого дифференциала нет слабых мест. Но, как и все остальные, он перераспределяет крутящий момент, выравнивая частоту вращения валов. А что если бы дифференциал наоборот заставлял бы один вал вращаться быстрее другого? Ведь тогда он мог бы добавить момент на внешнее к повороту колесо и тем самым помочь “заправить” автомобиль на дугу…

Активные дифференциалы

Так появилась идея активного дифференциала – самого совершенного на данный момент. Пионером в этой области является Mitsubishi, оснастившая им свой Lancer Evolution. Взяв за основу обычный открытый дифференциал, японцы дополнительно соединили выходные валы через две передачи — повышающую и понижающую, включением которых управляет электроника при помощи мокрых сцеплений. Таким образом, задействуя ту или иную передачу, компьютер может заставить один вал крутиться быстрее или медленнее другого! Усилие же, а точнее величина перебрасываемого крутящего момента, регулируется изменением степени

проскальзывания сцепления.

Активный дифференциал устанавливается на заднюю ось автомобиля, наделяя его невиданной устойчивостью в поворотах: там, где любой другой в ответ на прибавление газа уже давно бы “повис” в заносе, автомобиль с таким дифференциалом лишь активнее ввинчивается в вираж. Не страшно и бездорожье – если забуксовало одно колесо, то второе будет стремиться вращаться еще быстрее.

По материалам: autotechnic.su


Автор: Евгений Вдовин

Дата публикации: 28.02.2021 09:38

Устройство автомобиля. Дифференциал. Свобода вращения

В повороте все колеса автомобиля движутся по своей траектории. Причем задние крутятся медленнее передних, а внешние к повороту – быстрее внутренних. Но как это возможно, если ведущие колеса жестко связаны с валом двигателя? Ответ: с помощью дифференциала

Что же такое дифференциал? Это механизм, который разделяет крутящий момент по двум выходным валам, позволяя каждому из них вращаться с различной скоростью. Число дифференциалов в автомобиле зависит от типа привода: на моделях с единственной ведущей осью устанавливается только один – межколесный, разделяющий тягу между левым и правым колесом. Если же машина оснащена, например, постоянным полным приводом, то требуются уже три дифференциала – один межосевой, передающий момент от коробки передач к ведущим осям, и два межколесных.

Внутреннее устройство дифференциалов бывает различным, но наибольшее распространение получил открытый, или, по-другому, свободный дифференциал. Это чисто механическое устройство отличается простотой (обычно в нем всего четыре конические шестерни), компактностью и полностью соответствует своему названию, то есть делит крутящий момент в фиксированном соотношении (чаще 50:50) и никак не препятствует вращению выходных валов с разной скоростью. Но здесь-то и скрыта опасность. Если одно из колес попадет на скользкую поверхность и забуксует, то без тяги останется и второе колесо, а сам автомобиль не сможет сдвинуться с места. Знакомая картина?

От этого недостатка избавлены блокируемые дифференциалы. В отличие от свободных они уже с некоторым усилием стараются замедлить опережающий по скорости вал, увеличивая крутящий момент на отстающем. И хотя звучит это несколько сложно, на самом деле принцип работы подобных устройств прост: проворачиванию валов относительно друг друга препятствует возникающая между ними сила трения, и чем она больше, тем в большей степени крутящий момент смещается в сторону отстающего вала.

Включить-выключить

Крайний случай – дифференциал с жесткой блокировкой, который по команде водителя может намертво соединить выходные валы друг с другом, полностью исключив проскальзывание отдельных колес на бездорожье. В «свободном» же состоянии, когда блокировка отключена, он ничем не отличается от открытого дифференциала, обеспечивая такую же независимость вращения валов.

Подобные модели довольно широко распространены, возможность передать на один вал все 100% крутящего момента двигателя весьма востребована в среде внедорожников, где дифференциалы с жесткой блокировкой встречаются как в качестве межколесных, так и межосевых. В то же время далеко выйти за обозначенные границы этим дифференциалам не суждено, ведь на асфальте блокировку надо каждый раз отключать, иначе трансмиссия будет испытывать чрезмерные нагрузки в поворотах. А значит, автомобиль остается безоружен против проскальзывания колес на неожиданно возникших скользких участках дороги.

Разумеется, это не годится для мощных легковых машин, способных провернуть колеса даже на асфальте – для них существуют различные самоблокирующиеся дифференциалы. К примеру, механизмы с дисковой блокировкой, часто применяемые в автоспорте и в форсированных версиях дорожных машин. Устроены они почти так же, как и свободные дифференциалы, но валы в них связаны друг с другом посредством подпружиненных фрикционов. То есть в случае пробуксовки дисковая блокировка может добавить на отстающий вал лишь столько ньютон-метров, сколько фрикционы способны выдержать до начала проскальзывания. Как правило, это совсем немного – всего несколько десятков Нм, что позволит компенсировать лишь незначительное падение крутящего момента, например при попадании колеса на пыльный или мокрый асфальт.

А что мешает увеличить силу трения фрикционов? Проблема в том, что, будучи постоянно поджатыми, эти фрикционы препятствуют свободному вращению колес в повороте, что ведет к ускоренному износу шин, самого дифференциала и неоднозначно сказывается на управляемости.

Хитро придумано

Этих недостатков лишены дифференциалы, блокируемые вискомуфтой. В данном случае перераспределение крутящего момента возникает не в результате трения фрикционов, а за счет свойств особой жидкости на силиконовой основе, которая «умеет» затвердевать при нагреве. В нее помещаются два набора пластин, каждый из которых связан со своим выходным валом дифференциала. И пока автомобиль движется без пробуксовок, а соответственно, и разница в скорости вращения валов невелика, муфта себя никоим образом не проявляет, но как только один вал начинает существенно обгонять другой, пластины взбивают жидкость, ее давление и температура возрастают, вязкость повышается – и вискомуфта тормозит вал. При этом сопротивление может быть столь велико, что блокировка становится практически жесткой, на каждый вал может передаваться 100% крутящего момента!

Почему же тогда вискомуфту не часто встретишь на внедорожниках? Тому есть две причины: первая – склонность к перегреву во время длительной пробуксовки, вторая – задержка срабатывания, ведь на нагрев жидкости нужно время. Последнее настораживает и производителей мощных легковых автомобилей – медлительность не идет на пользу управляемости. Но есть и те, кому все же удается достичь отличных ездовых характеристик, это и Subaru Impreza, и Nissan 370Z, и полноприводный Lexus IS.

Куда более совершенными являются дифференциалы с винтовой блокировкой, в частности Torsen и Quaife. В отличие от всех предыдущих, созданных по принципу «открытый дифференциал с коническими шестернями + блокировка», эти модели устроены совсем по-другому. Особенность – в хитрых червячных передачах: когда на одном из валов падает крутящий момент, шестерни начинает расклинивать и момент тут же перебрасывается на другую ось. То есть дифференциал даже не дожидается начала проскальзывания колеса – он реагирует на ухудшение сцепления с дорогой! И чем сильнее водитель жмет на «газ», тем жестче связь между валами, в пределе на одну ось может приходиться до 80% крутящего момента. Выходит, что дифференциал «зажимается» тогда, когда надо, – в момент разгона, а под сброс «газа» никак не мешает независимому вращению валов.

Столь логичное поведение и молниеносное быстродействие пригодились в совершенно различных областях, эти дифференциалы можно встретить и на скоростных автомобилях Audi с полным приводом Quattro, и на признанном внедорожнике Toyota Land Cruiser. Недостаток же подобных устройств один – беспомощность против диагонального вывешивания, ведь расклинивание шестерен возможно только при наличии хоть какой-то силы сопротивления на проскальзывающем колесе. В тех же условиях дифференциал с дисковой блокировкой хоть как-то будет пытаться помочь, а вискомуфта, «схватившись» после нескольких проворотов колеса, и вовсе передаст большую часть момента на противоположный вал.

Электронный век

Получается, что все дифференциалы – некий компромисс между проходимостью и управляемостью? Да, но так продолжалось лишь до тех пор, пока электроника наконец не добралась и до этого узла автомобиля. Произошло это в середине 80-х, когда Mercedes-Benz и Porsche почти одновременно оснастили свои модели дифференциалами с электронноуправляемыми многодисковыми сцеплениями. Конструктивно они напоминали механизмы с дисковой блокировкой, но фрикционы в них поджимались уже не пружиной, а гидроприводом, который по команде блока управления мог ослаблять или, наоборот, усиливать натяг.

В результате характеристики дифференциала стали определяться сточками программного кода, а конструкторы получили огромные возможности для настройки. Так, для лучшей маневренности можно ослаблять связь между валами на входе в поворот, а на выходе, наоборот, зажимать сцепление для максимально эффективного разгона. Можно и полностью заблокировать дифференциал, и тогда автомобилю не страшно никакое диагональное вывешивание.

Казалось бы, у такого дифференциала нет слабых мест. Но, как и все остальные, он перераспределяет крутящий момент, выравнивая частоту вращения валов. А что если бы дифференциал заставлял один вал вращаться быстрее другого? Ведь тогда он мог бы добавить момент на внешнее к повороту колесо и тем самым помочь «заправить» автомобиль на дугу…

Так появилась идея активного дифференциала – самого совершенного на данный момент. Пионером в этой области является Mitsubishi, оснастившая им свой Lancer Evolution. Взяв за основу обычный открытый дифференциал, японцы дополнительно соединили выходные валы через две передачи – повышающую и понижающую, включением которых управляет электроника при помощи мокрых сцеплений. Таким образом, задействуя ту или иную передачу, компьютер может заставить один вал крутиться быстрее или медленнее другого! Усилие же, а точнее, величина перебрасываемого крутящего момента регулируется изменением степени проскальзывания сцепления.

Активный дифференциал устанавливается на заднюю ось автомобиля, наделяя его невиданной устойчивостью в поворотах. Там, где любой другой в ответ на прибавление «газа» уже давно бы повис в заносе, автомобиль с таким дифференциалом лишь активнее ввинчивается в вираж. Не страшно и бездорожье – если забуксовало одно колесо, второе будет стремиться вращаться еще быстрее.

Означает ли это, что в будущем каждый автомобиль станет оснащаться подобным дифференциалом? Скорее всего, нет, и дело не столько в цене этого высокотехнологичного устройства, сколько в целесообразности. Простой и надежный открытый дифференциал никак не ограничивает скоростные возможности большинства легковых машин, а для внедорожников более чем достаточно и механизмов с дополнительной блокировкой многодисковым сцеплением. Остается сегмент мощных спортивных автомобилей, где до сих пор правили бал агрегаты Torsen и дифференциалы с дисковой блокировкой. Вот здесь-то и могут пригодиться выдающиеся характеристики активных дифференциалов. 

Автор
Олег Карелов, эксперт по подбору автомобилей AutoTechnic.su
Издание
Автопанорама №8 2015

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:

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.

Вопросы и ответы:

Что такое дифференциал в машине простыми словами? Это механический элемент, который устанавливается между полуосями ведущих колес. Крутящий момент передается на корпус дифференциала через кардан, а дальше он через независимые шестерни поступает на колеса.

Для чего нужен дифференциал в автомобиле? Этот механизм обеспечивает передачу крутящего момента на ведущие колеса, но при выполнении маневров или во время езды по неровностям позволяет колесам вращаться с разной скоростью.

Где находится дифференциал в автомобиле? Этот механизм устанавливается на ведущей оси между полуосями. В полноприводных машинах и моделях с подключаемым полным приводом он устанавливается на каждой оси.

Какой автомобиль имеет межосевой дифференциал? Во всех автомобилях имеется межколесный дифференциал (стоит между полуосями). Межосевой дифференциал используется только в полноприводных моделях авто (он устанавливается между осями).

ПОХОЖИЕ СТАТЬИ

устройство, принцип действия и 3 типа блокировки

Содержание статьи

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

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

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

Предназначение дифференциала в автомобиле

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

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

Классификация дифференциалов

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

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

Устройство и схема работы дифференциала на примере свободного дифференциала

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

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

Зачем необходима блокировка дифференциала?

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

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

Типы дифференциалов по способу блокировки

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

Дифференциалы с ручной блокировкой

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

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

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

Самоблокирующиеся дифференциалы

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

Дифференциалы Speed sensitive

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

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

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

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

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

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

Дифференциалы Torque sensitive

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

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

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

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

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

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

Дифференциалы с электронным управлением

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

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

Активные дифференциалы

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

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

Заключение

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

Пожалуйста, оцените этот материал!

Загрузка…

Если Вам понравилась статья, поделитесь ею с друзьями!

Лаборатория дифференциального анализатора

Дифференциальный анализатор (DA) — это механическое устройство, которое решает дифференциальные уравнения, моделируя их на физических компонентах. DA широко использовались в первой половине 20-го века, до того, как цифровые компьютеры смогли решать дифференциальные уравнения. Сегодня DA по-прежнему полезны, поскольку позволяют нам «увидеть» то, как решение дифференциального уравнения меняется с течением времени. Абстрактные изменения математических величин можно визуализировать в физических движениях и вращениях в рамках DA .

Ключевым компонентом DA является интегратор , механическое устройство, которое принимает механическое представление производной в качестве входных данных и возвращает механическое представление чистого изменения в качестве выходных данных. Количество интеграторов в DA говорит о том, какие дифференциальные уравнения он может решать. DA с двумя интеграторами может решать одиночное ОДУ второго порядка или систему из двух ОДУ первого порядка. DA с четырьмя интеграторами может решить систему из двух ОДУ второго порядка или одного ОДУ второго порядка с принудительным членом, который сам является решением ОДУ второго порядка .

Узнайте больше о дифференциальных анализаторах в Википедии.

 

Изображения лаборатории дифференциального анализатора


Кафедра математики – двухинтегратор Дифференциальный анализатор по прозвищу «Лиззи».


Дифференциальный анализатор полностью аналоговый. Результат состоит из графика решения, нарисованного на бумаге.


Два интегратора на главном четырехинтеграторном дифференциальном анализаторе лаборатории, прозванном «Искусство» в честь Артура Портера.


Вид сверху на «Искусство».

 

Свяжитесь с нами по поводу лаборатории дифференциальных анализаторов:

Доктор Бонита Лоуренс
Офис: Smith Hall 614

Лаборатория дифференциального анализатора
Местонахождение: Smith Hall 614
Телефон: 304-696-3854

 

ЭЛЕКТРОТЕХНИЧЕСКОЕ ПРОГРАММНОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ Домашняя страница

Как использовать дифференциальную функцию в PTW?

Функция защитного устройства в PTW v6.5 имеет новые функции для моделирования дополнительных функций, таких как дифференциал, которые можно использовать в оценке вспышки дуги. Ниже приводится краткое описание реализованной концепции дифференциальной функции, как ее можно использовать и как применять в исследовании.

Общая реализованная концепция

  • Дифференциальная функция в PTW может вычесть ток КЗ, вызванный неисправностью и прошедший через два защитных устройства, смоделированных в системе.
  • Поскольку фактические ТТ для обнаружения и преобразования токов КЗ еще доступны, два защитных устройства будут действовать вместо ТТ, и программа будет внутренне учитывать преобразование тока КЗ.
  • Фактические характеристики дифференциального реле в настоящее время не могут быть смоделированы в Captor. Однако вместо этого можно использовать общую TCC, представляющую любое регулируемое срабатывание и задержку, для представления времени срабатывания для неисправности.
  • Исходя из вышеизложенного, для определения охраняемой зоны в электрическую сеть необходимо включить два защитных устройства. Оба типа устройств должны быть установлены как дифференциальные с помощью функциональной кнопки в Captor или редакторе компонентов и связаны с библиотекой для представления общего TCC устройства и зоны защиты.

Следующий пример лучше описывает использование и применение дифференциальной функции.

Пример

На рисунках 1 и 2 представлена ​​примерная система радиального распределения, содержащая только функцию типа перегрузки по току фазы, а на рисунке 3 показаны результаты вспышки дуги для вторичной шины трансформатора, BUS-SEC, без какой-либо дифференциальной функции.

Следующие шаги можно использовать для добавления дифференциальной функции к существующей функции максимального тока фазы XFM-Relay. Это реле будет использоваться в качестве эталона для одного из трансформаторов тока, в то время как выключатель фидера PD-DCT-SEC будет использоваться в качестве другого эталонного трансформатора тока.

Крутые переключающие устройства для маломощных приложений: полевые транзисторы с отрицательной дифференциальной емкостью/сопротивлением | Наноконвергенция

  • G.E. Мур, Электроника 38 , 114–117 (1965)

    Google ученый

  • К. Аут, А. Алиярукунджу, М. Асоро, Д. Бергстром, В. Бхагват, Дж. Бердсолл, Н. Бисник, М. Бюлер, В. Чикармане, Г. Дин, К. Фу, Х. Гомес, В. Хан, Д. Ханкен, М.Харан, М. Хаттендорф, Р. Хойснер, Х. Хирамацу, Б. Хо, С. Джаловиар, И. Джин, С. Джоши, С. Кирби, С. Косараджу, Х. Котари, Г. Лезерман, К. Ли, Дж. Лейб, А. Мадхаван, К. Марла, Х. Мейер, Т. Мул, К. Паркер, С. Партасарати, К. Пелто, Л. Пайпс, И. Пост, М. Принс, А. Рахман, С. Раджамани, А. Саха, Дж. Д. Сантос, М. Шарма, В. Шарма, Дж. Шин, П. Шинха, П. Смит, М. Спринкл, А.С. Амур, К. Стаус, Р. Сури, Д. Таунер, А. Трипати, А. Тура, К. Уорд, А. Йео, В: Proc. IEEEIEDM 29.1(2017)

  • Вт.Ю. Чой, Б.Г. Парк, Джей Ди Ли, Т.Дж.К. Лю, IEEE Electron Dev. лат. 28 , 743–745 (2007)

    Статья Google ученый

  • Э. Ко, Х. Ли, Дж. Д. Парк, К. Шин, IEEE Trans. Избрать. Дев. 63 , 5030–5035 (2016)

    Артикул Google ученый

  • Т.Дж.К. Лю, Д. Маркович, В. Стоянович, Э. Алон, IEEE Spectr. 49 , 40 (2012)

    Артикул Google ученый

  • С.Салахуддин, С. Датта, Нано Летт. 8 , 405–410 (2008)

    Статья Google ученый

  • В.В. Жирнов, Р.К. Кавин, Нат. Наноэлектрон. 3 , 77–78 (2008)

    Статья Google ученый

  • Т.Н. Тайс, П.М. Соломон, Наука 327 , 1600–1601 (2010)

    Статья Google ученый

  • Т.Н. Тайс, П.М. Соломон, Proc. IEEE. 98 , 2005–2014 (2010)

    Статья Google ученый

  • Г. Каталан, Д.Дж. Хименес, А. Груверман, Nat. Матер. 14 , 137–139 (2015)

    Статья Google ученый

  • А.И. Хан, К. Чаттерджи, Б. Ван, С. Драпчо, Л. Ю, К. Серрао, С.Р. Бакаул, Р. Рамеш, С. Салахуддин, Nature Mater. 14 , 182–186 (2015)

    Статья Google ученый

  • Д.Дж. Р. Эпплби, Н.К. Понон, К.С.К. Ква, Б. Зоу, П.К. Петров, Т. Ван, Н.М. Алфорд, А. О’Нил, Нано Летт. 14 , 3864–3868 (2014)

    Статья Google ученый

  • З. Чжао, В. Бускалья, М. Вивиани, М.Т. Buscaglia, L. Mitoseriu, A. Testino, M. Nygren, M. Johnsson, P. Nanni, Phys. 70 , 024107 (2004)

    Артикул Google ученый

  • Вт.Гао, А. Хан, X. Марти, К. Нельсон, К. Серрао, Дж. Равичандран, Р. Рамеш, С. Салахуддин, Нано Летт. 14 , 5814–5819 (2014)

    Статья Google ученый

  • Х. Ку, К. Шин, IEEE J. Electron Dev. соц. 5 , 232–236 (2017)

    Статья Google ученый

  • П. Шарма, Дж. Чжан, К.Н. Ни, С. Датта, IEEE Elect. Дев. лат. https://doi.org/10.1109/LED.2017.2782261

  • Дж. Джо, В.Ю. Чой, Дж.Д. Пак, Дж.В. Шим, Х.Ю. Ю, К. Шин, Нано Летт. 15 , 4553–4556 (2015)

    Статья Google ученый

  • С. Хориучи, Ю. Токура, нац. Матер. 7 , 357–366 (2008)

    Статья Google ученый

  • А.И. Хан, К. Чаттерджи, Дж. П. Дуарте, З. Лу, А. Сашид, С. Ханделвал, Р.Рамеш, К. Ху, С. Салахуддин, IEEE Electron Dev. лат. 37 , 111–114 (2016)

    Статья Google ученый

  • Дж. Джо, К. Шин, IEEE Electron Dev. лат. 37 , 245–248 (2016)

    Статья Google ученый

  • Дж. Джо, К. Шин, Карр. заявл. физ. 15 , 352–355 (2015)

    Статья Google ученый

  • С.Дасгупта, А. Раджашекхар, К. Маджумдар, Н. Агравал, А. Разави, С.Т. Маккинстри, С. Датта, IEEE J. Explor. Комп. SolidState. Дев. Цирк. 1 , 43–48 (2015)

    Google ученый

  • П. Шарма, К. Тапили, А.К. Саха, Дж. Чжан, А. Шонесси, А. Азиз, Г. Л. Снайдер, С. Гупта, Р. Д. Кларк, С. Датта, IEEE VLSI, T154–T155 (2017)

  • М. Кобаяши, Т. Хирамото, AIP Доп. 6 , 025113 (2016)

    Артикул Google ученый

  • К.С. Ли, П.Г. Чен, Т.Ю. Лай, Ч.Х. Лин, К.С. Ченг, К.С. Чен, Ю.Дж. Вэй, Ю.Ф. Хоу, М.Х. Ляо, М.Х. Ли, М.К. Чен, Дж. М. Шейх, В.К. Да, Ф.Л. Ян, С. Салахуддин, К. Ху, IEEE IEDM 22 , 6 (2015)

    Google ученый

  • Э. Ко, Дж.В. Ли, К. Шин, IEEE Electron Dev. лат. 38 , 418–421 (2017)

    Статья Google ученый

  • З. Кривокапич, У.Рана, Р. Галатаге, А. Разави, А. Азиз, Дж. Лю, Дж. Ши, Дж.Х. Ким, Р. Спорер, К. Серрао, А. Буске, П. Полаковски, Дж. Мюллер, В. Клеемейер, А. Джейкоб, Д. Браун, А. Кнорр, Р. Картер, С. Банна, IEEE IEDM 15 , 1 (2017)

    Google ученый

  • F.A. McGuire, Z. Cheng, K. Price, A.D. Franklin, Appl. физ. лат. 109 , 093101 (2016)

    Артикул Google ученый

  • FA McGuire, YC Lin, B Rayner, AD Franklin, на 75-й ежегодной конференции IEEE по исследованию устройств, 7999478 (2017)

  • F.А. Макгуайр, Ю.К. Лин, К. Прайс, Г.Б. Райнер, С. Ханделвал, С. Салахуддин, А. Д. Франклин, Нано Летт. 17 , 4801–4806 (2017)

    Артикул Google ученый

  • Ионеску, Нац. нанотехнологии. 13 , 7–8 (2018). https://doi.org/10.1038/s41565-017-0046-2

  • М. Масудуззаман, М.А. Алам, Нано Летт. 14 , 3160–3165 (2014)

    Артикул Google ученый

  • К.Чоу, К. Шин, IEEE Trans. Электрон Дев. 64 , 5270–5273 (2017)

    Артикул Google ученый

  • Т. Шримани, Г. Хиллс, доктор медицинских наук Бишоп, У. Радхакришна, А. Зубаир, Р.С. Парк, Ю. Штейн, Т. Паласиос, Д. Антониадис, М.М. Шулакер, IEEE Electron Dev. лат. https://doi.org/10.1109/LED.2017.2781901

  • Х. Ота, С. Мигита, Дж. Хаттори, К. Фукуда, А. Ториуми, в материалах 16-й международной конференции по нанотехнологиям, 2016

  • р.К.Г. Набер, К. Танасе, P.W.M. Блом, Г.Х. Гелинк, А.В. Марсман, Ф.Дж. Тауслагер, С. Сетайеш, Д.М.Д. Леу, Нат. Матер. 4 , 243–248 (2005)

    Статья Google ученый

  • А. Саеиди, Ф. Джазаери, Ф. Белландо, И. Столичнов, К.К. Энц, А.М. Ионеску, на 47-й Европейской конференции по исследованию твердотельных устройств (ESSDERC) 78–81

  • Т.С. Boske, J. Muller, D. Brauhaus, U. Schroder, U. Bottger, Appl. физ.лат. 99 , 102903 (2011)

    Артикул Google ученый

  • P. Polakowski, J. Muller, Appl. физ. лат. 106 , 232905 (2015)

    Артикул Google ученый

  • Дж. Мюллер, У. Шредер, Т.С. Boske, I. Muller, U. Bottger, L. Wilde, J. Sundqvist, M. Lemberger, P. Kucher, T. Mikolajick, L. Frey, J. Appl. физ. 110 , 114113 (2011)

    Артикул Google ученый

  • Т.S. Boske, S. Teichert, D. Brauhaus, J. Muller, U. Schroder, U. Bottger, T. Mikolajick, Appl. физ. лат. 99 , 112904 (2011)

    Артикул Google ученый

  • М.Х. Ли, С.Т. Фан, Ч.Х. Тан, П.Г. Чен, Ю.К. Чоу, Х. Х. Чен, Дж. Ю. Куо, М.Дж. Се, С.Н. Лю, М.Х. Ляо, Калифорния Йонг, К.С. Ли, М.К. Чен, К. В. Лю, IEEE IEDM 12 , 1 (2016)

    Google ученый

  • А.Шарма, К. Рой, IEEE Electron Dev. лат. 38 , 1165–1167 (2017)

    Статья Google ученый

  • E. Ko, H. Lee, Y. Goh, S. Jeon, C. Shin, J. Electron Dev. соц. 5 , 306–309 (2017)

    Google ученый

  • М.Х. Ли, П.Г. Чен, С.Т. Изысканный. Куо, Х.Х.Чен, С.С.Гу, Ю.К. Чоу, Ч.Х. Тан, Р.К. Хонг, З.Ю. Ван, М.Х. Ляо, К.С. Ли, М.К.Chen, CW Liu, IEEE VLSI-TSA 7942466(2017)

  • S. Kasamatsu, S. Watanabe, C.S. Hwang, S. Han, Adv. Матер. 28 , 335–340 (2016)

    Статья Google ученый

  • Ю.Х. Шин, И. Гринберг, И.В.Чен, А.М. Rappe, Nature 449 , 881–884 (2007)

    Статья Google ученый

  • Ю.Л. Ли, С.Ю. Ху, З.К. Лю, Л.К. Чен, Acta Mater. 50 , 395–411 (2002)

    Статья Google ученый

  • Y. Ishibashi, Y. Takagi, J. Phys. соц. Япония 31 , 506–510 (1971)

    Статья Google ученый

  • Д. Дамьянович, прог. физ. 61 , 1267–1324 (1998)

    Статья Google ученый

  • М.Доубер, К.М. Rabe, JF Scott, Rev. Mod. физ. 77 , 1083–1128 (2005)

    Статья Google ученый

  • А.И. Хан, У. Радхакришана, К. Чаттерджи, С. Салахуддин, Д.А. Антониадис, IEEE Trans. Избрать. Дев. 63 , 4416–4422 (2016)

    Статья Google ученый

  • С. Хандельвал, Дж. П. Дуарте, А.И. Хан, С. Салахуддин, К. Ху, IEEE Electron Dev.лат. 38 , 142–144 (2017)

    Статья Google ученый

  • SC Chang, UE Авци, Д.Э. Никонов, И.А. Янг, IEEE J. Elxplor. Твердотельные вычисления. Дев. Цирк. 3 , 56–64 (2017)

    Google ученый

  • Х. Ли, Ю. Юн, К. Шин, IEEE Electron Dev. лат. 38 , 669–672 (2017)

    Статья Google ученый

  • Г.Пахва, Т. Датта, А. Агарвал, С. Хандельвал, С. Салахуддин, К. Ху, Ю.С. Чаухан, IEEE Trans. Избрать. Дев. 63 , 4981–4985 (2016)

    Статья Google ученый

  • Г. Пахва, Т. Датта, А. Агарвал, С. Ханделвал, С. Салахуддин, К. Ху, Ю.С. Чаухан, IEEE Trans. Избрать. Дев. 63 , 4986–4992 (2016)

    Статья Google ученый

  • С. Смит, К.Чаттерджи, С. Салахуддин, IEEE Trans. Избрать. Дев. 65 , 295–298 (2018). https://doi.org/10.1109/TED.2017.2772780

  • Ю. Ли, К. Яо, Г. С. Смудра, IEEE Trans. Избрать. Дев. 64 , 2403–2408 (2017)

    Статья Google ученый

  • Г. Пахва, Т. Датта, А. Агарвал, Ю.С. Чаухан, IEEE Trans. Электрон Дев. 64 , 1366–1374 (2017)

    Статья Google ученый

  • Т. Датта, Г. Пахва, А. Агарвал, Ю. С. Чаухан, IEEE Electron Dev.лат. 39 , 147–150 (2018). https://doi.org/10.1109/LED.2017.2770158

  • Т. Датта, Г. Пахва, А.Р. Триведи, С. Синха, А. Агарвал, Ю.С. Чаухан, IEEE Electron Dev. лат. 38 , 1161–1164 (2017)

    Статья Google ученый

  • Ю. Ли, Ю. Канг, С. Гонг, IEEE Trans. Электрон Дев. 64 , 4317–4321 (2017)

    Статья Google ученый

  • С.К. Самал, С. Хандельвал, А.И. Хан, С. Салахуддин, К. Ху, С.К. Лим, в 2017 г. международный симпозиум IEEE/ACM по маломощной электронике и дизайну (ISLPED)

  • FJ Morin, Phys. Преподобный Летт. 3 , 34–36 (1959)

    Статья Google ученый

  • И.С. Иноуэ, М. Дж. Розенберг, Adv. Функц. Матер. 18 , 2289–2292 (2008)

    Статья Google ученый

  • стр.Марков, Р.Е. Марвел, Х.Дж. Конли, К.Дж. Миллер, Р.Ф. Хаглунд-младший, С.М. Weiss, ACS Photonics 2 , 1175–1182 (2015)

    Статья Google ученый

  • Ю. Мураока, З. Хирои, заявл. физ. лат. 80 , 583–585 (2002)

    Статья Google ученый

  • J. Leroy, A. Crunteanu, A. Bessaudou, F. Cosset, C. Champeaux, J.C. Orlianges, Appl. физ.лат. 100 , 213507 (2012)

    Артикул Google ученый

  • А. Гупта, Р. Аггарвал, П. Гупта, Т. Датта, Р.Дж. Нараян, Дж. Нараян, Appl. физ. лат. 95 , 111915 (2009)

    Артикул Google ученый

  • Г. Сео, Б.Дж. Ким, Ю.В. Ли, Х.Т. Ким, заявл. физ. лат. 100 , 011908 (2012)

    Артикул Google ученый

  • Дж.Юн, Г. Ли, К. Пак, Б.С. Mun, H. Ju, Appl. физ. лат. 105 , 083503 (2014)

    Артикул Google ученый

  • Х. Пайк, Дж.А. Мойер, Т. Спила, Дж.В. Ташман, Дж.А. Манди, Э. Фриман, Н. Шукла, Дж. М. Лапано, Р. Энгель-Герберт, В. Зандер, Дж. Шуберт, Д.А. Мюллер, С. Датта, П. Шиффер, Д.Г. Шлом, заявл. физ. лат. 107 , 163101 (2015)

    Артикул Google ученый

  • Ф.Х. Чен, Л.Л. Фан, С. Чен, Г.М. Ляо, Ю.Л. Чен, П. Ву, Л. Сонг, Ч. В. Цзоу, З.Ю. Ву, заявл. Матер. Интер. 7 , 6875–6881 (2015)

    Артикул Google ученый

  • В. А. Витале, К. Ф. Молдован, М. Таманьоне, А. Паоне, А. Шулер, А.М. Ионеску, IEEE Electron Dev. лат. 36 , 972–974 (2015)

    Статья Google ученый

  • С. Лю, С.М.Садаф, С. Парк, С. Ким, Э. Ча, Д. Ли, Г.Ю. Юнг, Х. Хван, IEEE Electron Dev. лат. 34 , 235–237 (2013)

    Статья Google ученый

  • А. Пракаш, Дж. Пак, Дж. Сонг, Дж. Ву, Э.Дж. Ча, Х. Хван, IEEE Electron Dev. лат. 36 , 32–34 (2015)

    Статья Google ученый

  • Д. Рузметов, Г. Гопалакришнан, Дж. Дэн, В. Нараянамурти, С.Ramanathan, J. Appl. физ. 106 , 083702 (2009)

    Артикул Google ученый

  • Дж.Х. Парк, Дж. М. Кой, Т.С. Касирга, К. Хуанг, З. Фей, С. Хантер, Д. Х. Кобден, Nature 500 , 431–434 (2013)

    Статья Google ученый

  • Д.М. Ньюнс, Дж.А. Мисевич, К.С. Цуэй, А. Гупта, Б.А. Скотт, А. Шротт, Appl. физ. лат. 73 , 780–782 (1998)

    Статья Google ученый

  • З.Yang, Y. Zhou, S. Ramanathan, J. Appl. физ. 111 , 014506 (2012)

    Артикул Google ученый

  • Х. Цзи, Дж. Вей, Д. Нательсон, Нано Летт. 12 , 2988–2992 (2012)

    Статья Google ученый

  • Y. Zhou, S. Ramanathan, J. Appl. физ. 111 , 084508 (2012)

    Артикул Google ученый

  • Н.Шукла, А.В. Татачари, А. Агравал, Х. Пайк, А. Азиз, Д.Г. Шлом, С.К. Гупта, Р. Энгель-Герберт, С. Датта, Нат. общ. 6 , 7812 (2015)

    Артикул Google ученый

  • Дж. Фружье, Н. Шукла, Д. Денг, М. Джерри, А. Азиз, Л. Лю, Г. Лавалле, Т.С. Майер, С. Гупта, С. Датта, на симпозиуме IEEE по технологиям СБИС. 228–229(2016)

  • Азиз А., Шукла Н., Датта С., С.К. Гупта, IEEE Trans. Избрать. Дев. 64 , 1350–1357 (2017)

    Артикул Google ученый

  • А. Азиз, Н. Шукла, С. Датта, С.К. Гупта, IEEE Trans. Избрать. Дев. 64 , 1358–1365 (2017)

    Статья Google ученый

  • Х. Сунь, К. Лю, К. Ли, С. Лонг, Х. Лв, К. Би, З. Хо, Л. Ли, М. Лю, Adv. Функц. Матер. 24 , 5679–5686 (2014)

    Статья Google ученый

  • Дж.Сон, Дж. Ву, С. Ли, А. Пракаш, Дж. Ю, К. Мун, Х. Хван, Избран. Дев. лат. 37 , 932–934 (2016)

    Статья Google ученый

  • С. Лим, Дж. Ю, Дж. Сонг, Дж. Ву, Дж. Пак, Х. Хван, IEEE IEDM 34 , 7 (2016)

    Google ученый

  • Н. Шукла, Б. Грисафе, Р.К. Гош, Н. Джао, А. Азиз, Дж. Фружье, М. Джерри, С. Сонде, С. Рувимов, Т.Орлова, С. Гупта, С. Датта, IEEE IEDM 34 , 6 (2016)

    Google ученый

  • Дж. Пак, Д. Ли, Дж. Ю, Х. Хван, IEEE IEDM 23 , 7 (2017)

    Google ученый

  • К. Юн, Дж.Х. Ли, С. Ли, Дж.Х. Чон, Дж.Т. Джанг, Д.Х. Ким, Ю.Х. Ким, Б.Х. Парк, Нано Летт. 17 , 1949–1955 (2017)

    Статья Google ученый

  • Дж.Шин, Э. Ко, К. Шин, IEEE Trans. Избрать. Дев. 65 , 19–22 (2018)

    Статья Google ученый

  • В.А. Витале, Э.А. Касу, А. Бисвас, Т. Рошка, К. Альпер, А. Краммер, Г.В. Луонг, К.Т. Чжао, С. Мантл, А. Шулер, А.М. Ионеску, научн. 7 , 355 (2017)

    Артикул Google ученый

  • Дж. Сонг, Дж. Пак, К. Мун, Дж. Ву, С. Лим, Дж.Ю, Д. Ли, Х. Хван, IEEE IEDM 25 , 3 (2016)

    Google ученый

  • W. Devulder, K. Opsomer, J. Meersschaut, D. Deduytsche, M. Jurczak, L. Goux, C. Detavernier, ACS Comb Sci. 17 , 334–340 (2015)

    Статья Google ученый

  • Дифференциальное влияние гормональной и медной внутриматочной спирали на эндометриальный транскриптом

    Дизайн исследования

    Это перекрестное исследование, в котором сравнивались транскриптомы эндометрия или зоны трансформации шейки матки (TZ) из образцов, взятых 4 группами женщин с использованием : без гормональной или внутриматочной контрацепции (контрольная группа), ку-ВМС (Paragard T 380 A, Cooper Surgical, Trumbull CT), ЛНГ-ВМС (Мирена, Bayer Healthcare Pharmaceuticals Inc, Финляндия) или содержащие ЛНГ КОК.Программа защиты исследований человека UCSF и IRB одобрили протокол исследования, набор материалов и согласие; все процедуры проводились в соответствии с настоящим регламентом.

    Процедуры исследования

    Методы набора, скрининга и сбора образцов подробно описаны в другом месте 8 ; участники, образцы которых участвовали в этом исследовании, имели достаточное количество соответствующей ткани эндометрия и/или шейки матки. Вкратце, здоровые женщины-добровольцы в возрасте 18–45 лет были набраны из района залива Сан-Франциско.Участники группы КОК должны были использовать циклическую 28-дневную упаковку этинилэстрогена плюс ЛНГ, содержащую либо 0,10, либо 0,15 мг ЛНГ на таблетку. У участниц контрольной группы и группы с ВМС менструации должны были быть регулярными каждые 21–35 дней. Критерии исключения включали гистерэктомию, грудное вскармливание, беременность в течение 6 месяцев после родов, наличие отклонений в цитологическом исследовании шейки матки за последний год и использование системных кортикостероидов или иммуномодулирующей терапии. Во время скринингового визита от всех участников было получено письменное информированное согласие, были проведены анализы мочи на беременность, Chlamydia trachomatis и Neisseria gonorreae , а также анализ крови на серологию ВИЧ; положительный результат или клинические признаки вагинита, вагиноза или воспалительного заболевания органов малого таза привели к исключению.Во время второго исследовательского визита участникам были выданы наборы и инструкции по анализу мочи на лютеинизирующий гормон (ЛГ) (ClearBlue Ovulation Test Digital, Proctor and Gamble, Цинциннати, Огайо). Женщинам в контрольной группе и группе с ВМС биопсию проводили через 7–11 дней после положительного результата теста на ЛГ. Женщинам, использующим ЛНГ-ВМС, проводили биопсию через 7–11 дней после положительного теста на ЛГ или в удобное для них время через 2 месяца без положительного результата, в зависимости от того, что наступит раньше. Пользователям КОК проводили биопсию на 12–16-й день использования упаковки с таблетками.

    Для сбора образцов с заднего свода влагалища брали ватные палочки для измерения pH и простатического специфического антигена (Abacus Diagnostics, West Hills, CA), маркера недавнего вагинального полового акта; pH > 6,0 или положительный тест на ПСА приводил к исключению образца из анализа. Биопсия эндометрия была получена с помощью биопсийной канюли диаметром 3 мм (Softflex Endometrial Biopsy Cannula, Integra Miltex, York PA), а ткань была собрана за 1 или 2 прохода. Биопсия щипцами Тишлера была выполнена в цервикальном ПЗ, определенном как соединение между окрашенным Люголем и неокрашенным эпителием; если ТЗ не было видно, биопсию брали одним из биопсийных штифтов внутри зева.Кровь брали для измерения уровня прогестерона в плазме. Биоптаты эндометрия и шейки матки были мгновенно заморожены и хранились при температуре -80 градусов до анализа.

    Экстракция РНК и полногеномные микроматрицы

    Образцы биопсии измельчали ​​на мелкие фрагменты, извлекали тотальную РНК и обрабатывали ДНКазой с использованием набора NuceloSpin RNA II (Marcherey-Nagel Inc, Bethlehem, PA). Качество РНК оценивали с помощью Bioanalyzer 2100 (Agilent Technologies, Санта-Клара, Калифорния), а количество и чистоту определяли с помощью спектрометра NanoDrop.NuGen Pico V2, основанный на технологии Ribo-SPIA, использовали для амплификации, фрагментации и мечения биотином, а меченую кДНК гибридизовали с микрочипами Human Gene 1.0 (Affymetrix, Санта-Клара, Калифорния) в UCSF Gladstone Institutes Genomics Core. Флуоресцентные изображения интенсивности сигнала, полученные во время гибридизации Affymetrix GeneChip, считывали с помощью сканера Affymetrix Model 3000 и преобразовывали в файлы результатов зонда GeneChip (cel) с использованием программного обеспечения Command and Expression Console (Affymetrix).

    Обработка данных экспрессии генов и статистический анализ

    Анализы проводились отдельно для сравнения каждой группы контрацептивов с контрольной группой для образцов шейки матки и эндометрия. Необработанные файлы cel были прочитаны с использованием функции read.celfiles , которая является частью пакета oligo 9 в bioconductor 10 . Зонды были сопоставлены с соответствующими символами генов и ансамблями с использованием аннотации 11 и кластера транскриптов hugene10stt.db 12 упаковок. Экспрессия всех генов была нормализована во всех образцах в выбранной контрацептивной и контрольной группе с использованием процедуры Robust Multi-array Average (RMA) 13 . С использованием этих нормализованных данных были выбраны 500 наиболее изменчивых (по всем образцам) генов. Данные, соответствующие этим 500 генам, использовали для проведения анализа основных компонентов (PCA) с использованием функции prcomp в R 14 . Связь экспрессии генов с конкретным использованием противозачаточных средств оценивалась с использованием пакета биопроводников limma 15 .Из-за потенциальной путаницы из-за возраста субъектов возраст был скорректирован как линейный член в (лимма) моделях, связывающих экспрессию каждого гена с использованием противозачаточных средств. Значения p, сообщаемые limma, корректируются для многократного тестирования с использованием процедуры False Discovery Rate (FDR) 16 . Необработанные файлы cel, обсуждаемые в этой публикации, были депонированы в Gene Expression Omnibus NCBI 17 и доступны через GEO Series номер доступа GSE137765.

    Онтология генов и анализ путей

    Список дифференциально экспрессируемых генов с скорректированным p ≤ 0.05 были введены в EnrichR, инструмент анализа обогащения списка генов 18,19 , и анализ Pathways, созданный Reactome 2016 20 . Для представления здесь были выбраны выходные данные, отображающие пути, ранжированные по комбинированному показателю, вычислению на основе p-значения и Z-показателя [log(p)•z].

    Датчики дифференциального давления | Аликат Научный

    Серия P: датчики дифференциального давления

    Используйте датчики перепада давления серии P для измерения перепада давления между любыми двумя точками в вашем технологическом процессе или оставьте выпускной порт открытым для атмосферы и используйте устройство в качестве датчика избыточного давления с глухим концом.

    • Быстро и точно. Время отклика миллисекунд сразу после включения с прослеживаемой NIST точностью до ±0,125% от полной шкалы для всех неагрессивных газов.
    • Универсальное измерение. Измерьте перепад давления между любыми двумя точками или оставьте один порт открытым в атмосферу и измерьте манометрическое давление, при этом показания будут отображаться в технических единицах по вашему выбору.
    • Простая интеграция. Пользовательские технологические порты и электрические разъемы, а также выбор EtherNet/IP, EtherCAT, DeviceNet, Profibus, Modbus (RTU и TCP/IP) или последовательной связи для легкой интеграции в ваш производственный процесс.

    Запросить цену

    Принадлежности в комплекте

    Характеристики устройства и параметры настройки

    Краткие характеристики

    Дифференциал серии P, производительность
    • Доступные полномасштабные диапазоны: макс. от –500 до +500 PSID; мин. от –2 дюймов вод. ст. до +2 дюймов вод. ст.
    • Диапазон измерения давления:  0,01–100 % полной шкалы
    • Калибровка стандартной точности, отслеживаемая по NIST: ±0,25% полной шкалы
    • Дополнительная высокоточная калибровка, отслеживаемая NIST: ±0.125% полной шкалы
    • Повторяемость: 0,08 % полной шкалы
    • Типичное время отклика измерения:  <10 мс
    • Время прогрева:  <1 с
    Условия эксплуатации дифференциальной серии P
    • Совместимые газы: Все неагрессивные газы
    • Рабочая температура: от –10°C до +60°C
    • Испытательное давление: 200 фунтов на кв. дюйм (изб.) (750 фунтов на кв. дюйм для 500 устройств PSID)
    • Давление разрыва: 3x полная шкала (1.5x полная шкала для 500 устройств PSID)

    Диапазоны устройств и полные характеристики

    Устройства изготавливаются по индивидуальному заказу в диапазоне от 2 дюйма вод.

    Полное руководство по устройству см. в руководстве по эксплуатации манометра.

    Функции устройства и параметры настройки

    Входит в комплект поставки каждого устройства
    • Изменяемые пользователем единицы измерения: Измените единицу измерения давления из нашего обширного списка инженерных единиц.
    • Монохромный ЖК-дисплей с подсветкой и встроенной сенсорной панелью:  Легко считывайте результаты измерений с помощью дисплея с подсветкой и управляйте конфигурациями с помощью удобной встроенной сенсорной панели.
    Варианты сборки и производительности
    • Протоколы связи: Аналоговый, RS–232, RS–485, DeviceNet, EtherCAT, EtherNet/IP, Modbus RTU или TCP/IP, PROFIBUS
    • Дисплеи : Монохромный или цветной с подсветкой; встроенный или панельный
    • Технологические соединения : Фитинги NPT, SAE, AN, BSPP/G, компрессионные, VCR или VCO
    • Эластомеры:  Витон, FFKM, EPDM, силикон
    • Калибровка:   Высокоточная; пользовательские точки калибровки

    Дополнительные аксессуары

    Аксессуары | Продается отдельно
    • Фитинги технологических портов и фильтры
    • Блоки питания
    • Кабели связи и кабели-переходники
    • Многоточечные коммутационные коробки BB3 и BB9

    Не совсем то, что вы ищете?

    Связаться с инженером по применению

    Дифференциальное резервное копирование NAS/NDMP Устройство Isilon всегда возвращается к полному резервному копированию


    Вопрос

    Почему мой узел резервного копирования или команды резервного копирования NAS для устройства Isilon, указанного с режимом=дифференциал, всегда возвращаются к полному резервному копированию

    Причина

    В коде Isilon (

    ) есть ошибка, которая не позволяет вернуть и сохранить необходимый токен распознавания в полных резервных копиях NAS/NDMP.Последующие попытки создания дифференциальных резервных копий NAS/NDMP не подтверждают существование полной/базовой резервной копии, и поэтому возвращается к созданию другой полной резервной копии.

    Ответить

    Эта проблема существует на уровнях Isilon 6.5.5.4 и 6.5.5.5. Исправление ошибки

    находится на уровне Isilon 6.5.5.6.

    [{«Product»:{«code»:»SSGSG7″,»label»:»Tivoli Storage Manager»},»Business Unit»:{«code»:»BU058″,»label»:»Инфраструктура IBM с\/ TPS»},»Компонент»:»Неприменимо»,»Платформа»:[{«код»:»PF025″,»этикетка»:»Независимая от платформы»}],»Версия»:»Независимая от версии»,»Выпуск» :»Edition Independent»,»Line of Business»:{«code»:»LOB26″,»label»:»Storage»}}]

    Что означает дифференциальная конфиденциальность Apple для ваших данных и будущего машинного обучения — TechCrunch

    Apple наращивает усилия в области искусственного интеллекта, чтобы не отставать от конкурентов, которые на полном ходу продвигаются по супермагистрали искусственного интеллекта, основанной на машинном обучении, благодаря своему либеральному отношению к интеллектуальному анализу пользовательских данных.

    Не то, что Apple, которая позиционирует себя как одинокого защитника конфиденциальности пользователей в море компаний, жадных до данных. В то время как другие вампиры данных поглощают информацию о местоположении, поведении клавиатуры и поисковых запросах, Apple отворачивается от информации пользователей. Компания постоянно внедряет аппаратные решения, которые затрудняют доступ Apple (а также хакеров, правительств и похитителей личных данных) к вашим данным, и традиционно ограничивает анализ данных, поэтому все это происходит на устройстве, а не на серверах Apple.

    Но в iOS есть несколько камнем преткновения, когда Apple необходимо знать, что делают ее пользователи, чтобы усовершенствовать свои функции, и это представляет проблему для компании, которая ставит конфиденциальность на первое место. Введите концепцию дифференциальной конфиденциальности, которую старший вице-президент Apple по разработке программного обеспечения Крейг Федериги кратко обсудил во время вчерашнего основного доклада на Всемирной конференции разработчиков.

    «Дифференциальная конфиденциальность — это тема исследования в области статистики и анализа данных, в которой используется хеширование, субвыборка и внедрение шума, чтобы обеспечить такой вид краудсорсингового обучения, сохраняя при этом полную конфиденциальность информации каждого отдельного пользователя», — пояснил Федериги.

    Дифференциальная конфиденциальность не является изобретением Apple; ученые годами изучали эту концепцию. Но с выпуском iOS 10 Apple начнет использовать дифференциальную конфиденциальность для сбора и анализа пользовательских данных с клавиатуры, Spotlight и Notes.

    Дифференциальная конфиденциальность работает путем алгоритмического скремблирования данных отдельных пользователей, чтобы их нельзя было отследить до человека, а затем массового анализа данных для выявления крупномасштабных закономерностей тенденций. Цель состоит в том, чтобы защитить личность пользователя и особенности его данных, в то же время извлекая некоторую общую информацию для продвижения машинного обучения.

    Важно отметить, что iOS 10 рандомизирует ваши данные на вашем устройстве перед их массовой отправкой в ​​​​Apple, поэтому данные никогда не передаются в небезопасной форме. Apple также не будет собирать каждое слово, которое вы вводите, или ключевое слово, которое вы ищете — компания заявляет, что ограничит объем данных, которые она может получить от любого пользователя.

    Компания Apple сделала необычный шаг и предложила профессору Аарону Роту из Университета Пенсильвании свои документы по реализации дифференциальной конфиденциальности для экспертной оценки. Рот — профессор компьютерных наук, который буквально написал книгу о дифференциальной конфиденциальности (она называется «Алгоритмические основы дифференциальной конфиденциальности»), и Федериги сказал, что Рот назвал работу Apple над дифференциальной конфиденциальностью «новаторской».

    Apple заявляет, что, скорее всего, опубликует более подробную информацию о своей политике конфиденциальности и хранении данных перед выпуском iOS 10.

    Так что это значит для вас?

    Клавиатура

    Apple объявила о значительных улучшениях iMessage вчера во время основного доклада WWDC. Дифференциальная конфиденциальность является ключевым компонентом этих улучшений, поскольку Apple хочет собирать данные и использовать их для улучшения подсказок клавиатуры для QuickType и эмодзи.В iOS 9 функция QuickType запоминает фразы и обновляет словарь на вашем индивидуальном устройстве, поэтому, если вы наберете «thot» или «onflek» достаточное количество раз, автозамена в конечном итоге перестанет заменять фразы на «Thor» и «on Fleet».

    Но в iOS 10 Apple будет использовать дифференциальную конфиденциальность для определения языковых тенденций среди миллиардов пользователей, поэтому вы получите волшебное ощущение, когда ваша клавиатура предлагает новый сленг еще до того, как вы его использовали.

    «Конечно, одним из важных инструментов повышения интеллектуальности программного обеспечения является выявление закономерностей в том, как несколько пользователей используют свои устройства, — пояснил Федериги.«Например, вы можете захотеть узнать, какие новые слова в тренде, чтобы вам было проще предлагать их на клавиатуре QuickType».

    Дифференциальная конфиденциальность также решит спор о том, какие смайлики наиболее популярны, раз и навсегда, позволяя переупорядочивать клавиатуру смайликов, чтобы сердца не были неудобно спрятаны в самом конце рядом со случайными знаками зодиака и геральдической лилией.

    Прожектор

    Дифференциальная конфиденциальность основана на внедрении глубоких ссылок в iOS 9 для улучшения поиска Spotlight.Федериги представил диплинкинг на прошлогодней конференции WWDC на примере рецептов. Он продемонстрировал, что поиск «картофеля» в Spotlight может найти рецепты из других приложений, установленных на его устройстве, а не просто из результатов поиска в Интернете.

    По мере того, как все больше и больше информации становится разрозненной в приложениях, недоступных традиционным поисковым системам, необходимы прямые ссылки, чтобы сделать этот контент доступным для поиска. Однако остались вопросы о том, как iOS 9 будет ранжировать результаты поиска с глубокими ссылками, чтобы разработчики приложений не забрасывали Spotlight неактуальными предложениями.

    Apple планирует использовать дифференциальную конфиденциальность для решения этой проблемы. С помощью запутанных пользовательских данных Apple может идентифицировать самые популярные глубокие ссылки и присваивать им более высокий рейтинг, поэтому, когда вы используете Spotlight для поиска рецептов картофеля, вы получите предложения самых вкусных приложений для приготовления картофеля, которые могут предложить такие приложения, как Yummly.

    Примечания

    Notes — это последняя область, в которой iOS 10 будет применять информацию, полученную с помощью дифференциальной конфиденциальности, для улучшения функций.

    Федериги также обсудил обновления Notes во время вчерашнего выступления.В iOS 10 Notes станет более интерактивным, подчеркивая фрагменты информации, которые могут быть полезны — поэтому, если вы записываете день рождения друга в Notes, он может подчеркивать дату и предлагать вам создать событие календаря, чтобы запомнить его.

    Чтобы делать такие умные предложения, Apple снова нужно знать, какие заметки наиболее популярны среди широкого круга пользователей, что требует дифференцированной конфиденциальности.

    Как это работает

    Так что же такое дифференциальная конфиденциальность? Это не одна технология, говорит Адам Смит, доцент кафедры компьютерных наук и инженерии Пенсильванского государственного университета, который вместе с Ротом занимается исследованиями в этой области уже более десяти лет.

    Скорее, это подход к обработке данных, который включает ограничения, предотвращающие привязку данных к конкретным лицам. Это позволяет анализировать данные в совокупности, но вносит шум в данные, извлекаемые с отдельных устройств, поэтому индивидуальная конфиденциальность не страдает при массовой обработке данных.

    «Технически это математическое определение. Это просто ограничивает способы обработки данных. И это ограничивает их таким образом, что они не связывают слишком много информации о каких-либо точках захвата одного интервала в наборе данных», — говорит Смит.

    Он сравнивает дифференциальную конфиденциальность со способностью различать основную мелодию за слоем статического шума плохо настроенного радио. «Как только вы понимаете, что слушаете, становится очень легко игнорировать помехи. Таким образом, происходит что-то вроде того, когда любой отдельный человек — вы не узнаете многого о каком-либо отдельном человеке, но в совокупности вы можете увидеть довольно четкие закономерности.

    «Но они не такие резкие и точные, как если бы вы не ограничивали себя, добавляя этот шум.И это компромисс, с которым вы живете в обмен на предоставление более надежных гарантий конфиденциальности людей», — говорит Смит TechCrunch.

    Смит считает, что Apple — первая крупная компания, пытающаяся масштабно использовать дифференцированную конфиденциальность, хотя он отмечает, что другие крупные коммерческие организации, такие как AT&T, ранее проводили исследования по этому вопросу (как, возможно, удивительно, Google через свой проект Rappor). Он отмечает, что стартапы также проявляют интерес.

    Несмотря на то, что ни одна другая коммерческая организация не развернула дифференцированную конфиденциальность в таком масштабе, как сейчас намерена сделать Apple, Смит добавляет, что надежность этой концепции не вызывает сомнений, хотя он отмечает, что ее необходимо реализовать должным образом.

    «Как и в любой технологии, связанной с безопасностью, дьявол кроется в деталях. И это должно быть очень хорошо реализовано. Но нет никаких разногласий по поводу правильности лежащей в основе идеи».

    Будущее ИИ?

    Принятие Apple дифференциальной конфиденциальности очень интересно для этой области, говорит Смит, предполагая, что это может привести к кардинальным изменениям в том, как работают технологии машинного обучения.

    Дебаты о конфиденциальности в Силиконовой долине часто рассматриваются через призму правоохранительных органов, которые противопоставляют конфиденциальность пользователей национальной безопасности.Но для технологических компаний дискуссия о конфиденциальности пользователей и функциях. Введение Apple дифференциальной конфиденциальности может радикально изменить эти дебаты.

    Компании Google и Facebook, среди прочих, столкнулись с вопросом о том, как предоставлять многофункциональные продукты, которые также являются частными. Ни новое приложение Google для обмена сообщениями, Allo, ни Facebook Messenger не предлагают сквозное шифрование по умолчанию, потому что обеим компаниям необходимо очистить разговоры пользователей, чтобы улучшить машинное обучение и позволить чат-ботам работать.Apple также хочет получить информацию из пользовательских данных, но она не хочет отказываться от сквозного шифрования iMessage, чтобы сделать это.

    Смит говорит, что выбор Apple в отношении реализации дифференциальной конфиденциальности заставит компании по-другому взглянуть на компромиссы между защитой конфиденциальности и улучшением машинного обучения. «Нам не нужно собирать так много, как мы», — говорит Смит. «Эти типы технологий — это действительно другой способ думать о конфиденциальности».

    Хотя iOS 10 будет использовать дифференциальную конфиденциальность только для улучшения клавиатуры, внешних ссылок и заметок, Смит отмечает, что Apple может использовать эту стратегию в картах, распознавании голоса и других функциях, если она окажется успешной.По словам Смита, Apple также может искать корреляции между временем суток, когда люди используют определенные приложения.

    Решение Apple не собирать необработанные пользовательские данные может повысить доверие со стороны пользователей. Удобно, что это также помогает Apple защитить себя от государственного вмешательства — дело, за которое Apple, как известно, боролась во время судебного разбирательства с ФБР.

    Поскольку дифференциальная конфиденциальность изучается уже десять лет, для Apple это стратегия безопасности с относительно низким уровнем риска. Смит сказал, что принятие этой концепции компанией Apple находится на грани между инновациями и безопасностью пользователей.