Принцип роботи диференціала і його пристрій

Крутний момент, створюваний двигуном внутрішнього згоряння, передається колесам за допомогою різних механізмів – валів, шліцьових і шестерних передач, диференціалів. Останні викликають найбільший інтерес у любителів екстремальної їзди по бездоріжжю, оскільки беруть участь в розподілі потужності. Багато автолюбителів слабко уявляють роботу даного вузла, тому варто розглянути питання, що таке диференціал в автомобілі, пояснити його пристрій і принцип дії.

призначення механізму

Щоб зрозуміти роль диференціала, що застосовується в транспортних засобах всіх типів, потрібно розглянути конструкцію звичайного планетарного редуктора, передавального зусилля від карданного валу двом полуосям. Алгоритм роботи агрегату простий:

  1. Кардан обертає хвостовик з косозубой шестерінкою на кінці.
  2. Від хвостовика крутиться велика планетарна шестерня, поєднана з двома півосями.
  3. Крутний момент передається від планетарної шестерні полуосям і закріпленим на кінцях колесам.

Без диференціала редуктор порівну розподіляє крутний момент на 2 осі, в результаті колеса крутяться з однаковою швидкістю. Такий поділ цілком годиться для прямолінійного руху, яке в реальності зустрічається досить рідко – навіть при їзді по рівних ділянках траси автомобіль відхиляється від прямої лінії.

Щоб машина ідеально пройшла поворот, колеса одного моста повинні обертатися з різними швидкостями, оскільки зовнішнє котиться по більш широкій дузі. Простий редуктор, що забезпечує однакове обертання обох піввісь, на повороті змусить одну шину ковзати, другу – буксувати, що помітно погіршує маневреність авто.

Довідка. Проблема дуже актуальна для позашляховиків з постійним повним приводом. В даному випадку крутний момент ділиться не тільки між колесами, але і між осями, що обертають редуктори переднього і заднього моста.

Поєднаний з планетарним редуктором диференціал потрібен для зміни кутових швидкостей правого і лівого колеса в залежності від крутизни повороту. Механізм автоматично розподіляє крутний момент на півосі, дозволяючи колісним покришок здійснювати різну кількість оборотів при русі автомобіля по дузі. Без диференціала нормальна експлуатація транспортного засобу неможлива з таких причин:

  • недостатня керованість;
  • швидке стирання шин;
  • прискорений знос деталей редуктора, валів і піввісь.

Як працює вільний диференціал?

Механізмами даного типу оснащується переважна більшість машин з приводом на передню або задню вісь. У першому випадку вузол розміщується всередині коробки передач, у другому є частиною планетарного редуктора заднього моста.

Конструкція планетарної передачі має на увазі використання шестерень конічної форми. Існують і інші різновиди автомобільних редукторів – циліндричні, конусно-циліндричні і черв’ячні.

Пристрій диференціала вільного типу передбачає поєднання з головною передачею. Механізм заднього моста включає наступні деталі:

  • хвостовик з конічною ведучою шестірнею, з’єднаний з карданним валом;
  • ведена планетарна шестерня;
  • корпус відомої шестерні обладнаний двома вушками, куди вставляються осі сателітів;
  • сателітні шестерні конічної форми;
  • ведені шестерні піввісь;
  • підшипники;
  • корпус редуктора.

У легкових авто встановлюється 2 сателіта, на вантажівках – чотири.

Вивчити принцип роботи вільного диференціала пропонується на прикладі:

  1. Поки машина їде прямо, колеса крутяться з однаковою швидкістю. Хвостовик обертає «планетарка» разом із закріпленими на ній сателітами, причому останні залишаються нерухомими і передають рівний крутний момент обох осях за рахунок тиску на зуби.
  2. Автомобіль входить в поворот. Крутяться разом з великою шестернею сателіти починають обертатися навколо власної осі, причому в різні боки.
  3. Потужність на валу ділиться НЕ навпіл, а в залежності від крутизни дуги. Завдяки комбінованому обертанню сателітів піввісь і колеса роблять різне число оборотів, машина успішно долає поворот без прослизання і пробуксовки гуми.

Диференціал отримав назву вільного, оскільки передає більший крутний момент на колесо, яке обертається легше. Зрозуміло, що на повороті шина всередині дуги чинить опір обертанню, тому диференціал віддає більше потужності іншої осі – протилежне колесо крутиться швидше.

Примітка. Повнопривідні авто і позашляховики оснащуються трьома диференціальними роздільниками потужності – міжосьовим (ставиться в роздавальної коробці) і двома міжколесними.

Вільний механізм вирішує головну проблему, але створює побічну. Коли одна покришка починає контактувати зі слизьким покриттям – льодом, вкатаним снігом, брудом, починається пробуксовка. Причина – диференційний механізм, який чи максимум потужності в бік найменшого опору. Для запобігання подібних ситуацій на багатьох автомобілях задіяна тимчасове блокування диференціала.

різновиди механізмів

Щоб позбутися від пробуксовок на слизькому дорожньому покритті або в умовах бездоріжжя, виробники комплектують транспортні засоби диференціальними пристроями наступних конструкцій:

  • механізм вільного типу з примусовим блокуванням від приводу;
  • частково блокується диференціал підвищеного опору;
  • Самоблокується черв’ячна передача типу Torsen.

У першому варіанті застосовується розглянутий вище шестерний вузол, додатково оснащений блокувального пристрою. Система функціонує просто: в разі необхідності водій активує привід, що фіксує сателіти в нерухомому стані. Крутний момент починає ділитися рівно навпіл, осі обертаються з однаковою швидкістю і транспортний засіб успішно долає проблемне місце.

Примусове блокування міжосьового диференціала включається за допомогою різних приводів:

  • механічний – від важеля роздавальної коробки;
  • електричний;
  • пневматичний;
  • гідравлічний.

Аналогічні ведучі частини застосовуються для зупинки і утримання сателітів переднього або заднього моста.

Автомобілі найдорожчій комплектації виробники оснащують антипробуксовочною системою. Вона «обманює» диференціальне пристрій іншим способом: за сигналом датчика, який фіксує швидке обертання одного колеса, електроніка віддає команду його пригальмувати. Тоді сателітні шестерні починають передавати більше потужності на іншу вісь і авто припиняє «гребти» на місці.

Пристрій підвищеного опору

Крім сателітів, провідних і ведених шестерень, диференціал підвищеного тертя включає такі елементи:

  • корпус, жорстко прикріплений до планетарної шестерінці;
  • пакет фрикційних дисків, встановлених на кожній півосі;
  • сталеві диски, чиї виступи зафіксовані в корпусі;
  • розпірна пружина, вставлена ??між конічними шестернями піввісь.

Сталеві і фрикційні диски (схожі застосовуються в зчепленні) встановлені по черзі, перші обертаються разом з корпусом, другі – з осями. Конусоподібна шестерня надіта на шліци осі і здатна зміщуватися на певну відстань. Пружина тиснути 2 протилежних осьових шестерні.

Часткове блокування диференціала відбувається наступним чином:

  1. На прямолінійній сухій ділянці дороги сателіти нерухомі, а диски обертаються одна відносно одної.
  2. При попаданні однієї шини на слизьку ділянку починається пробуксовка. Завдяки конусної форми зубів шестерні з боку зупиненого колеса почнуть взаємно відштовхуватися.
  3. Шестерня піввісь зрушиться і стисне пакет дисків. Виникне сила тертя, що змушує вісь обертатися разом з корпусом безпосередньо від «планетаркі» в обхід сателітів.

Подібний пристрій самостійно регулює ступінь блокування – чим повільніше крутиться покришка з гарним зчепленням, тим сильніше стискаються диски і подається більше крутного моменту.

Самоблокувалися передачі Torsen

Принцип роботи даних механізмів базується на одну особливість черв’ячної пари: шестерня здатна передавати обертання сателіта, але зворотну дію неможливо. Всі шестерні, включаючи сателітні, зроблені у вигляді циліндрів з косими дугоподібними зубами. Всього в механізмі застосовується 3 пари черв’ячних сателітів, встановлених навколо шестерень піввісь.

Диференціал працює так:

  1. Під час прямолінійного руху черв’ячні сателіти поводяться аналогічно конусним – не круто самі, але обертають осі від головної передачі.
  2. На повороті число оборотів однієї піввісь виросте і вона додасть обертання парам сателітів – потужність почне розподілятися по-різному.
  3. Оскільки кожна пара сателітів пов’язана між собою прямозубой передачею, пробуксовка одного колеса виключається. Ось здатна крутити свій сателіт, той обертає сусідній, який вже не може повертати другу піввісь. Механізм блокується автоматично.

Пристрій Torsen – найнадійніше і передове, але занадто дороге, тому ставиться на машини максимальній комплектації. В інших застосовуються більш доступні механізми підвищеного тертя.

У середовищі любителів екстремальної їзди по бездоріжжю відомий найпростіший спосіб уникнути пробуксовок – блокування заднього диференціала за допомогою зварювання. Сателіти намертво приварюються до осей і завжди знаходяться в нерухомому стані. Правда, подібні автомобілі призначені тільки для їзди по грунту і снігу – експлуатувати їх на твердому покритті надто незручно і дорого.

?

Ссылка на основную публикацию