Дифференциал — это узел трансмиссии авто, перераспределяющий крутящий момент между ведущими колесами. Он позволяет колесам вращаться с разными скоростями во время маневрирования или движения по неровной дороге.
Как устроен и как работает дифференциал
В классической конструкции передача момента на ведущие колеса организована за счет планетарного механизма. Рассмотрим принцип его работы на примере самого популярного типа дифференциалов — конического.
В корпусе агрегата размещены следующие виды шестерней:
- коронная (ведомая);
- ведущая;
- сателлиты;
- полуосевые (солнечные) шестерни.
Водило, установленное на ведомой шестерне, удерживает оси крепления сателлитов. Во время вращения коронной шестерни сателлиты, находящиеся в постоянном зацеплении с солнечными шестернями, перераспределяют на них вращающий момент.
При обычном движении оба колеса испытывают равную нагрузку. Сателлиты не крутятся на осях и передают обеим полуосям одинаковый крутящий момент.
При повороте внутреннее (отстающее) колесо крутится медленнее, чем внешнее (забегающее). Сателлиты начинают вращение, позволяя менее нагруженному внешнему колесу крутиться с большей скоростью, чем внутреннее.
Благодаря дифференциалу выравнивается нагрузка на оси, уменьшается износ шин и улучшается устойчивость движения в повороте.
Типы дифференциалов
Различают два дифференциала: межколесный и межосевой. Первый находится в корпусе заднего моста (на ТС с задним приводом) или в картере коробки передач (на переднеприводных машинах), второй — между осями полноприводных авто.
Существует три типа конструкции узла:
- конический — самый распространенный тип, разделяющий скорость вращения колес одной оси и совмещенный с главной передачей;
- червячный — механизм, монтируемый между осями либо колесами;
- цилиндрический — узел, устанавливаемый для развязки осей в полноприводной машине.
Конический (обычный) — наиболее простой, надежный и дешевый тип. Цилиндрический и червячный сложнее в исполнении, Это самоблокирующиеся дифференциалы с повышенным трением.
В зависимости от требований к проходимости ТС, трансмиссия оборудуется тремя разновидностями дифференциалов:
- обычный (симметричный);
- самоблокирующийся;
- блокирующийся.
Что такое блокировка дифференциала
Дифференциальная передача снижает проходимость машины по снегу, грязи и льду. Колесо, стоящее на скользком участке, испытывает меньшую нагрузку, а колесо с хорошим сцеплением с дорогой, останавливается. Энергия двигателя передается буксующему колесу, которое вращается с повышенной скоростью. Однако это не помогает машине тронуться.
Чтобы улучшить проходимость используют блокировку — полную либо частичную.
Полная блокировка обеспечивает жесткую связку частей агрегата, благодаря чему равный момент передается на оба колеса. Частичная блокировка ограничивает перераспределение крутящего момента. Это определяется показателем коэффициента блокировки.
Работу узла с полной блокировкой можно увидеть на рисунке ниже.
Отношение крутящих моментов на отстающем и забегающем колесах называют коэффициентом блокировки. У симметричных (неблокирующихся) дифференциалов он равен 1, у самоблокирующихся — до 3.5.
Самоблокирующие дифференциалы, устанавливаемые на полноприводных авто (особенно на внедорожниках), срабатывают за счет разности угловых скоростей либо крутящих моментов.
Разница крутящего момента колес вызывает в самоблокирующихся дифференциалах повышенного трения радиальные и осевые силы, прижимающие сателлиты и приводные шестерни. Они притормаживаются, увеличивая коэффициент блокировки.
Фрикционные дифференциалы работают за счет установленного пакета фрикционных дисков. Разница угловых скоростей валов уменьшается за счет силы трения, которая частично или полностью блокирует дифференциал. Это повышает крутящий момент на колесах, которые лучше сцепляются с дорогой.
Бюджетная блокировка обеспечивается вискомуфтой. В ней пакет фрикционных дисков находится в вязкой жидкости с высоким коэффициентом теплового расширения. При появлении разницы угловых скоростей между двумя осями жидкость нагревается и сжимает диски, выравнивая крутящие моменты.