Дифференциал

Дифференциал – один из основных узлов трансмиссии автомобиля. Он обеспечивает вращение колес в повороте с разными скоростями. Однако ему присущ один большой недостаток – когда одно из колес теряет сцепление с дорогой, дифференциал не может прокрутить другое, и автомобиль обездвиживается.{loadposition user20}

Схема обычного дифференциала

1. Главная пара и привод кпп это и есть редуктор.

2. Планетарный механизм всегда стремится передать полученный крутящий момент туда, куда легче. Например, если оба колеса моста имеют одинаковое сцепление с дорогой и усилие, необходимое для раскручивания каждого из колёс одинаковое, дифференциал будет распределять крутящий момент равномерно между колёсами. Но стоит только появится ощутимой разнице в сцеплении колёс с дорогой (например, одно колесо попало на лёд, а другое осталось на асфальте), как дифференциал тут же начнёт перераспределять момент на то колесо, усилие для раскрутки которого наименьшее (то есть на то, которое находится на льду). В результате, колесо, находящееся на асфальте перестанет получать крутящий момент и остановится, а колесо, находящееся на льду примет на себя весь момент и будет вращаться с увеличенной угловой скоростью, причем планетарный механизм будет играть роль редуктора, повышающего скорость вращения этого колеса.

Борются с этим явлением двумя способами. 
Самый простой – принудительная блокировка дифференциала. При этом одна из полуосей жестко соединяется с корпусом дифференциала, обеспечивая совместное вращение колес при любых условиях. Это резко улучшает проходимость – машина «гребет» обоими колесами, невзирая на покрытие, или отсутствие такового. Но то, что хорошо для движения по бездорожью, выходит «боком» на асфальте — ухудшается управляемость. Ведь теперь в повороте колеса вращаются с одинаковой скоростью, хотя проходят разное расстояние. Поэтому они, проскальзывая, отклоняют машину от заданной траектории.  При этом происходит повышенный износ шин и других узлов трансмиссии. Усложняется и конструкция автомобиля – требуется дополнительный орган управления блокировкой. Водитель должен знать, при каких условиях применять блокировку. Сфера применения принудительных полных блокировок – межколесные и межосевые дифференциалы вседорожников.

princip-raboti-differenciala На этой схеме хорошо видно, что при движении в повороте все колёса катятся по своим траекториям и вынуждены вращаться с разными угловыми скоростями. Поэтому для постоянного полного привода нужны три дифференциала: два межколёсных и один межосевой.

 Второй способ – использование самоблокирующихся дифференциалов. Другое их название – дифференциалы повышенного трения (ДПТ). В них при слишком большой разнице во вращении колес происходит автоматическая блокировка путем увеличения внутреннего трения. Регулируя степень трения можно изменять величину крутящего момента, передаваемого на колесо, имеющее лучшее сцепление с дорогой. Технически этот принцип реализуется несколькими способами. Поэтому все ДПТ можно разделить на несколько видов: простые механические, дисковые, кулачковые, червячные, винтовые, гидравлические, электронные.

самоблокирующийся дифференциал
Механические имеют постоянный момент блокировки. В них одна из полуосей соединяется с корпусом дифференциала через подпружиненную упорную коническую втулку. Величина трения зависит от размеров конуса и пружины. Максимальный момент блокировки – не более 4-6 кгс*м. Этого достаточно, чтобы «выехать» на снегу или льду, но явно недостаточно для преодоления бездорожья. Поэтому область их применения – скоростные модификации недорогих автомобилей.
Следующий вид включает дисковые, кулачковые, червячные и винтовые ДПТ. Повышенное внутреннее трение в них достигается за счет фрикционных дисков, конусов, червячных и винтовых шестерен. Величина блокировки заметно выше, чем в механических, и определяется конструктивным исполнением этих элементов. Еще одно преимущество заключается в том, что степень блокировки изменяется пропорционально крутящему моменту на колесах. Недостаток – большая сложность и цена. Кроме того, по мере износа величина блокировки уменьшается, а ремонт таких ДПТ недешев. Область применение этого вида дифференциалов – серьезные вседорожники, кроссовые спортивные автомобили. При движении по асфальту приводят к повышенному износу деталей трансмиссии.
Гидравлические ДПТ представляют собой вискомуфту. Вискомуфта состоит из корпуса, наполненного силиконовой жидкостью, в котором размещено многодисковое сцепление. Часть дисков соединена с левой полуосью, другая часть – с правой. Работа вискомуфты основана на свойстве силиконовой жидкости изменять вязкость под воздействием температуры. Как только автомобиль начинает «буксовать», высокая скорость вращения дисков вызывает нагрев жидкости. Она густеет, передавая крутящий момент с проскальзывающего колеса на неподвижное. Таким образом, степень блокировки изменяется от нулевой до полной. Устанавливаются такие дифференциалы в основном на «паркетниках», не предназначенных для тяжелого бездорожья. Длительное «буксование» приводит к перегреву и разгерметизации вискомуфты. На асфальте также ухудшается управляемость. Устанавливаются вискомуфты преимущественно в полноприводных автомобилях в редукторе ведущей оси и используются для подключения второй оси.{loadposition user20}

clip_image005

Раздаточная коробка автомобиля AMC Eagle разработки FFD. Обратите внимание на вискомуфту — это встроенный в межосевой дифференциал цилиндрический корпус с фрикционными дисками, заполненный вязкой кремнийорганической жидкостью (силоксан). При пробуксовке колёс одной из осей ведущий и ведомый пакеты дисков в вискомуфте проворачиваются относительно друг друга, давление и температура внутри возрастают, изменяется вязкость силоксана — и вискомуфта тормозит одну из выходных шестерён, не позволяя ей вращаться относительно корпуса и блокируя межосевой дифференциал.

Электронные дифференциалы повышенного трения бывают двух видов. Одни схожи по конструкции с вискомуфтой, только степень сжатия дисков сцепления задается не силиконовой жидкостью, а электронасосом. Во втором варианте диски сжимаются соленоидом – быстродействие таких «самоблоков» выше. Чем хороши электронные дифференциалы – они позволяют очень точно подстраивать степень блокировки под конкретные дорожные условия вплоть до полной блокировки. Для этого учитывается скорость вращения каждого колеса, скорость автомобиля, угол и скорость поворота руля. Разумеется, что такие устройства недешевы, а поэтому и применяются они на дорогих полноприводных автомобилях.
Таким образом, достоинствами ДПТ являются увеличение тяги на колесах, улучшение динамики разгона и проходимости на скользких дорогах и бездорожье. Недостаток – ухудшение управляемости при прохождении поворотов. Установка самоблокирующегося дифференциала на передней ведущей оси усиливает недостаточную поворачиваемость (происходит распрямление траектории движения в повороте). Задний дифференциал повышенного трения повышает склонность к заносу (избыточная поворачиваемость).
Стихия «самоблоков» — спортивные автомобили. Здесь они позволяют полнее реализовать недюжинные мощности моторов, эффектно проходить повороты в скольжении, с заносами и сносами. Но автомобилем при этом труднее управлять – попав на дорогу с разнородным покрытием, колеса передают на руль мощный рывок, только успевай держать!
Под влиянием автоспорта многие любители тюнинга устанавливают на свои машины самоблокирующиеся дифференциалы. Необходимо понимать, что ДПТ не может радикально изменить характеристики автомобиля. Он может улучшить только некоторые, но за счет ухудшения других. Однако при любом варианте неизбежно увеличивается трение, а это означает увеличение расхода топлива, ухудшение управляемости, повышенный износ шин и трансмиссии.{loadposition user20}

Поделитесь своим мнением в комментариях