Дифференциал (автомобиль)

Дифференциа́л — устройство на автомобиле, которое принимает крутящий момент с карданного вала и распределяет его между ведущими колёсами; часть трансмиссии.

Содержание

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 вредно и для шин, и для дорог. 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 разной скоростью (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

Классические автомобильные дифференциалы основаны на планетарной передаче. Карданный вал 1 через коническую зубчатую передачу вращает ротор 2. Ротор через 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 ABS, 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 сцепление управляется компьютером, а не центробежным механизмом. В 2001 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.

Вязкостная муфта

Вместо дифференциала стоит коническая зубчатая передача. На одной из полуосей имеется резервуар, заполненный вязкой жидкостью. В эту жидкость погружены два диска; один диск закручивает жидкость, а жидкость вращает второй диск. Достоинство такой конструкции в простоте и дешевизне. Недостаток в том, что в любых дорожных условиях часть мощности теряется. Также 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.

Фрикционный самоблокирующийся дифференциал

Когда разность скоростей полуосей оказывается слишком большой, срабатывает центробежное сцепление и соединяет полуоси. Чем больше разность, тем выше сила трения.

Эта система достаточно эффективна, когда нужно вытащить колесо из трясины. Проблема разгруженного колеса решается лишь частично.

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.

Червячный дифференциал (дифференциал типа Torsen)

Изобретён в 1958 г. американцем Верноном Глизманом. Имеет достоинства вязкостной муфты и не имеет её недостатков. Это полностью механическое устройство, работающее по принципу червячной передачи и передающее бо́льшую часть крутящего момента (до 80 %) небуксующему колесу. Применяется во внедорожниках и гоночных автомобилях. Недостатками являются сложность и бо́льшая потеря мощности, чем у обычного дифференциала.

Название Torsen произошло от англ. Torque sensitive («чувствительный к крутящему моменту»).

Torsen — товарный знак JTEKT Torsen North America Inc.

Чертёж: Torsen в сборе

См. также

Ссылки

 
Начальная страница  » 
А Б В Г Д Е Ж З И Й К Л М Н О П Р С Т У Ф Х Ц Ч Ш Щ Ы Э Ю Я
A B C D E F G H I J K L M N O P Q R S T U V W X Y Z
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 Home