Диференціали

Дифференциал предназначен для распределения крутящего момента между ведущими колесами автомобиля посредством вращения с разными угловыми скоростями.

Распределение крутящего момента поровну между всеми ведущими колесами целесообразно в случаях, когда автомобиль движется по дороге с высоким коэффициентом сцепления шин с дорогой. При этом, уменьшается нагруженность привода колес, замедляется изнашивание шин и снижается расход топлива.

Однако, при движении автомобиля, ведущие колеса не всегда могут вращаться с одинаковой угловой скоростью. Например, при повороте автомобиля, внутренние колеса катятся по дуге меньшего радиуса и проходят меньший путь, чем колеса, катящиеся по дуге большего радиуса, т.е. по внешней колее. Следовательно, внешние колеса должны вращаться быстрее - внутренних. Частота вращения колес также будет разной при движении автомобиля по неровностям дорог и при разном диаметре шин. Ведущие колеса могут иметь неодинаковый диаметр из-за ненормального давления воздуха в шинах, разного износа шин.

Дифференциал является одним из основных конструктивных элементов трансмиссии. Расположение дифференциала в трансмиссии автомобиля возможно:

- в заднеприводном автомобиле для привода ведущих колес – в картере заднего моста;

- в переднеприводном автомобиле для привода ведущих колес – в коробке передач;

- в полноприводном автомобиле для привода ведущих колес – в картере переднего и заднего мостов;

- в полноприводном автомобиле для привода ведущих мостов – в раздаточной коробке.

Дифференциалы, используемые для привода ведущих колес, называются межколесными. Межосевой дифференциал устанавливается между ведущими мостами полноприводного автомобиля.

Конструктивно дифференциал построен на основе планетарного редуктора. В зависимости от вида зубчатой передач, используемой в редукторе, различают следующие виды дифференциалов:

- конический;

- цилиндрический;

- червячный.

Конический дифференциал применяется в основном в качестве межколесного дифференциала. Цилиндрический дифференциал устанавливается чаще между осями полноприводных автомобилей. Червячный дифференциал, ввиду своей универсальности, может устанавливаться как между колесами, так и между осями.

Устройство дифференциала рассмотрено на примере самого распространенного конического дифференциала. Составные части дифференциала являются характерными и для других видов дифференциалов. Конический дифференциал имеет следующее общее устройство:

- корпус;

- сателлиты;

- полуосевые шестерни.

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

Дело в том, что создаваемый двигателем момент зависит от силы реакции на каждом из ведущих колёс автомобиля. Принцип свободного дифференциала делить крутящий момент ровно пополам: момент на обоих колёсах ведущей оси всегда одинаковый. В случае потери сцепления одним из колёс, его сопротивление падает, а раскрутка происходит без существенного увеличения момента сопротивления (трение скольжения в пятне контакта меньше трения покоя и несущестенно зависит от скорости пробуксовки). Как только это происходит, обычный дифференциал "стравливает" весь избыточный момент двигателя на проскальзывающее колесо – дальше двигатель легко прогазовывает уже не создавая значительного момента. А на другом колесе, с более хорошими условиями сцепления, остаётся точно такой же момент, как и на буксующем. В некоторых условиях этот "остаточный" момент не позволяет даже сдвинуться с места - одно колесо будет стоять, а второе прокручиваться с удвоенной скоростью.

Для борьбы с этим явлением применяются блокировки дифференциала. Способов блокировок придумано множество — от простых механических до изощренных электронных.

Блокировка дифференциала применяется как на межколесных дифференциалах, так и на межосевых дифференциалах. Блокировка переднего межколесного дифференциала полноприводного автомобиля обычно не производится, чтобы не снижать управляемость.

В зависимости от степени блокирования блокировка дифференциала бывает:

· полной;

· частичной.

Полная блокировка дифференциала предполагает жесткое соединение частей дифференциала, при котором крутящий момент может полностью передаваться на колесо с лучшим сцеплением.

Частичная блокировка дифференциала характеризуется ограниченной величиной передаваемого усилия между частями дифференциала и соответствующего ей увеличения крутящего момента на колесе с лучшим сцеплением.

Блокировка дифференциала может осуществляться принудительно и автоматически. Принудительная блокировка дифференциала производится по команде водителя, поэтому другое ее название ручная блокировка. Автоматическая блокировка дифференциала выполняется с помощью специальных технических устройств – самоблокирующихся дифференциалов.