Автомобильный дифференциал.
Дифференциал - один из главных узлов, перераспределяющий мощность от мотора к другим элементам трансмиссии. Как именно работает дифференциал? Каково его основное значение? Какие существуют виды узов и в чем их особенность? На эти и ряд других вопросов дает ответ наша статья.
Стоимость ремонтаНайти запчасть


Многие автолюбители даже не представляют, что такое дифференциал, и какие функции он выполняет. Тем больше их удивление, когда при покупке автомобиля 4x4 попадается такая характеристика, как «электронная блокировка дифференциала». В чем же особенности данного устройства? Как работает дифференциал? Какие виды существуют?



Сущность

Дифференциал - один из узлов в автомобиле, который перераспределяет мощность от мотора (силовой части) к иным элементам трансмиссии. В машинах с одним ведущим мостом дифференциал один (называется межколесным), а в автомобилях 4x4 их три (один из них - межосевой, а два других - межколесные).

К основным функциям дифференциала можно отнести:

  • помощь главной передаче автомобиля;
  • корректировка угловой скорости поворачиваемых колес;
  • передача момента вращения от силового узла к колесам на ведущем мосту.


История создания

На машинах с ДВС дифференциал появился далеко не сразу (лишь через несколько лет после разработки). Причина была проста - первые машины имели плохую управляемость.  При этом оба колеса, расположенные на общей оси, вращались с идентичной угловой скоростью. Из-за этого колесо, идущее по внешнему диаметру, буксовало сильнее.

Но великие умы нашли решение - они «заняли» у паровых повозок дополнительный узел, называющийся дифференциалом. Сам механизм был придуман и внедрен еще в 1828 году талантливым инженером из Франции (Оливером Пекке-Ромомом).

Первое устройство состояло из нескольких узлов - шестеренок и валов, которые и передавали вращение от мотора к ведущим колесам. Новое изобретение позволило решить лишь часть проблемы, ведь при отрыве колеса от дороги пробуксовка все еще оставалась. Проскальзывание проявляло себя зимой, во время движения по обледеневшей дороге. Колесо, которое попадало на скользкую поверхность, начинало крутиться быстрее, чем, то, что находилось на нормальной поверхности. Из-за этого машину заносило, она теряла управление даже на ровной дороге.

Ученые пошли дальше и усовершенствовали имеющийся дифференциал. Они добились одинакового вращения колес (вне зависимости от поверхности) и сумели устранить проблему с заносом. Первопроходцем в данной сфере стал Фердинанд Порше. Именно ему удалось создать дифференциал, имеющий ограниченное проскальзывание.

На разработку и проверку нового узла ушло около трех лет, после чего на рынке появился кулачковый дифференциал. Особенность узла была  в другом - меньшем проскальзывании. При этом первым авто, которому выпала честь испытать новое устройство, стал Фольксваген. Со временем дифференциал совершенствовался, и появлялись все новые виды устройства (о них пойдет речь ниже).



Особенности конструкции

Современные дифференциалы имеют вид планетарной передачи, в которой вращение от мотора передается через вал кардана и зубчатую передачу к кожуху самого дифференциала. Последний осуществляет передачу вращения на две шестеренки, а те уже выполняют функцию межосевого распределения.

Сцепление, установленное между полуосями и сателлитами, отличается наличием двух ступеней свобод. Такая конструкция обеспечивает вращение колес с различными угловыми скоростями. Благодаря дифференциалу появляется шанс задать разную частоту вращения колес на общей оси, исключая любые проявления пробуксовки. Сразу после появления полноприводных авто, в машинах появилось два, а после и три дифференциала, выполняющих функцию распределения между осями.

Таким образом, дифференциал - обязательный узел для любого авто. При этом в передне- и заднеприводных авто он находится лишь на ведущей оси. Что касается машин 4x4, то в них работает пара дифференциалов (для каждой оси отдельно). Если же в авто предусмотрен постоянный режим 4x4, то дифференциала будет три. В последнем случае он ставится для каждого из мостов отдельно, а третий - межосевой, распределяющий момент межосевого вращения.



Основные виды


Все дифференциалы можно условно поделить по видам блокировки. Здесь есть два варианта:

1. Ручная блокировка. В данном случае устройство приводится действие водителем, который нажимает кнопку или переключает тумблер. После выполнения таких действий происходит блокировка шестеренок сателлитов. При этом ведущие колеса продолжают вращаться с идентичной скоростью. Ручная блокировка, как правило, ставится на машинах 4х4, где часто возникают нестандартные ситуации в дороге. Держать дифференциал включенным не рекомендуется. После выезда на нормальную дорогу его нужно отключать.

2. Автоматическая блокировка подразумевает отсутствие вмешательства со стороны водителя и предоставление функций управления электронике (ЭБУ). Последняя анализирует качество покрытия на дороге (через датчики ABS и антипробуксовки), после принимает решение и, если это необходимо, блокирует управляемые шестеренки.


По типу блокировки данное устройство может быть двух типов:

1. С полной блокировкой. Особенность системы в том, что дифференциал производит полное торможение шестеренок. При этом сам узел берет на себя функцию классической муфты посредством передачи момента вращения на две полуоси. Как следствие, колеса начинают вращаться с идентичной скоростью. В случае потери сцепления любым из колес момент вращения направляется на то колесо, где вращение меньше. Как следствие, машина может выбраться даже из самого тяжелого участка дороги. На многих современных авто установлен именно такой тип дифференциала, к примеру, на Тойота Лэнд Круизер, Мерседес и прочих.

2. С частичной блокировкой. В данном случае управляемые шестерни останавливаются не полностью (имеет место небольшое проскальзывание). Данная особенность обусловлена наличием дифференциалов с автоматической блокировкой.


Данные устройства различаются по типу срабатывания и могут быть нескольких видов:

1. Speed Sensetive - система, которая обеспечивает работу при различных угловых скоростях. Трансмиссии, которые относятся к данной группе, могут отличаться конструктивно, но принцип действия сохраняется. Так, есть устройства, в которых функцию дифференциала берет на себя вискомуфта. Данное устройство имеет вид емкости, которая находится между ротором кардана и полуосью. Внутри данной «тары» есть специальная жидкость определенной вязкости с опущенными в нее дисками (последние совмещаются с ротором и полуосью).

Как только появляется разница в угловых скоростях колес и одно из колес прокручивается быстрее другого, начинается вращение дисков в емкости (также с разными скоростями). Задача жидкости - выровнять скорость вращения узлов за счет собственной вязкости. Как следствие, меняется и сам вращающий момент. Торможение дисков производится до момента, пока угловые скорости не выровняются друг с другом. По факту достижения результата происходит отключение вискомуфты.

Особенность  такой конструкции - большая надежность, поэтому ее ставят на внедорожники или спортивные авто;

2. Героторный дифференциал - тип узла, который относится к описанной выше системе. Особенность героторного устройства - в построении блокировки, функцию которой берет на себя не вискомуфта, а масляная помпа и фрикционные пластинки. Последние располагаются между шестеренкой-сателлитом и кожухом дифференциала. Что касается принципа действия, то он остается неизменным. Как только появляется разница в угловых скоростях, помпа начинает нагонять масло к фрикционным пластинам. В итоге создается давление, которое и производит блокировку кожуха дифференциала и шестеренки оси до момента, пока скорости не станут равны. Как только это произойдет, помпа отключается вместе с блокировкой;

3. Torque Sensetive - еще одна группа дифференциалов, которые могут иметь узлы с различной конструкцией. В частности, есть устройства, в которых применяется дифференциал фрикционного типа. Особенность последнего - разные угловые скорости колесных дисков при вхождении в поворот и при движении по прямой дороге.

Когда машина едет прямо, то угловые скорости колес идентичны. В момент прохождения поворота данный параметр становится индивидуальным для каждого из колес. Эта особенность обусловлена монтажом фрикциона между управляемой шестеренкой и кожухом дифференциала. Как следствие, при потере сцепления с дорогой происходит повышение частоты вращения;

4. Гипоидный тип дифференциала (винтового или червячного типа) также может быть нескольких видов:

  • С гипоидным зацеплением. Особенность данного устройства в том, что у каждой из полуосей есть собственная шестеренка-сателлит. Все они коммутируются с применением специального зацепления. При этом ось шестеренки находится под 90 градусов к самой полуоси. В случае, когда появляется разница скоростей при вращении колес,  шестеренка полуоси расклинивается, и шестеренка с кожухом дифференциала соприкасаются друг с другом. В итоге появляется неполная блокировка, а момент вращения передается на ось, где угловая скорость ниже. При достижении идентичных показателей блокировка отключается.

  • Дифференциал с косогубым зацеплением. Особенность конструкции заключается в том, что у каждой полуоси есть свои управляемые шестеренки (винтовой тип). Разница лишь в том, что их оси находятся строго параллельно полуоси. Объединение узлов происходит  с применением косогубого зацепления. Управляемые шестеренки смонтированы в специальных углублениях кожуха дифференциала. Как только происходит разбег в угловых скоростях, начинается процесс расклинивания шестеренок, и они взаимодействуют с шестеренками в специальных нишах. Итог - частичное блокирование работы. В данном случае вращающий момент идет на ту полуось, где скорость вращения ниже.

  • Дифференциал с шестеренками сателлитов винтового типа и косогубыми шестернями полуосей. Главная особенность - параллельное положение друг относительно друга. Данный тип применяется в дифференциале межосевого типа. Использование планетарной конструкции позволяет менять момент вращения и переводить его на ту ось, где угловая скорость ниже. Большой плюс системы - широкий диапазон смещения. Как только угловая скорость выравнивается, дифференциал перестает работать.


Вывод

Все перечисленные выше системы активно применяются сегодня и устанавливаются на различных моделях авто. Ряд технических характеристики, проходимость и управляемость авто напрямую зависит от вида и особенностей работы дифференциала. Так что при выборе автомобиля лучше знать основные моменты и ориентироваться в принципах работы устройства.

Стоимость ремонтаНайти запчасть

Автомобильный дифференциал.