Що таке диференціал авто? Його різновиди

248

При русі автомобіля в поворотах колеса провідної осі проходять шлях різної довжини. Щоб шини не прослизали, колеса повинні обертатися з різними швидкостями. Розглянемо що таке диференціал автомобіля, принцип його роботи.

Що таке диференціал автомобіля?

Диференціал — це механізм, що дозволяє колесам провідної осі обертатися з різними швидкостями і однаковим, подводящимся до них, крутним моментом. У трансмісії з однією провідною віссю диференціал встановлюється між приводами коліс (міжколісний диференціал). У повнопривідних авто він може знаходитися між провідними осями (міжосьовий диференціал).


Твір сили тяги на радіус колеса дає той крутний момент, який диференціал повинен передати на колеса. Коли зчеплення з дорогою слабке або одне колесо вивішено, крутний момент і сила тяги на колесі дуже малі або відсутні, автомобіль не зможе продовжити рух. Це особливість диференціала з конічними шестернями, отримав широке поширення. Цей вид диференціала називають симетричним, так як він порівну розподіляє крутний момент між колесами.

Це відбувається тому, що сателіт працює як равноплечий важіль і передає лише рівні зусиль до шестерням півосі, а відповідно і до провідним колесам. Якщо одне з коліс має мале зчеплення з дорожнім покриттям, то ефективний крутний момент на ньому невеликий, відповідно симетричний диференціал підведе таке ж зусилля до іншого колеса. Тобто, якщо одне колесо, що буксує, сила тяги на другому дорівнює нулю, що негативно позначається на прохідності.

Для її поліпшення на автомобілях застосовують повну або часткову блокування диференціалів, ступінь якої оцінюють коефіцієнтом блокування.

Коефіцієнт блокування (Кб) — співвідношення крутного моменту на відстаючій колесі до моменту забегающем колесі. Його величина для симетричного диференціала завжди дорівнює 1, для диференціалів підвищеного тертя від 1 до 5. Чим більше Кб, тим краще прохідність автомобіля. Тобто, при Кб = 3 момент на відстаючій колесі буде в три рази більше, ніж на буксующем. Але момент на колесі в цю секунду буде можливим від 20 до 70%, залежно від можливості блокуючого механізму.

Існує кілька видів диференціалів.

Диференціал з повним блокуванням

Примусове блокування диференціала використовується в основному на позашляховиках і вантажних машинах, для поліпшення прохідності на бездоріжжі. Включається за допомогою клавіші в салоні, по мірі необхідності. Дуже важливо відключити блокування при виїзді на сухий грунт, у уникнення поломки півосей.

Приклад — блокування міжосьового диференціала на ВАЗ-2121. Приводиться в дію водієм примусово. Кутові швидкості коліс тут завжди рівні, що суперечить умовам руху автомобіля по кривій, призводить до зносу гуми і погіршення керованості по твердому покриттю.

Віскомуфта

Віскомуфта – багатодискова муфта, в якій передаваний момент зростає із збільшенням різниці швидкостей ведучого і веденого валів. Використовується у спрощених системах постійного повного приводу і в якості блокуючого механізму диференціалів.

Принцип роботи віскомуфти заснований на особливих властивостях спеціальної силіконової рідини: при підвищенні температури її в’язкість не знижується, як, наприклад, в олії, а підвищується. Віскомуфта являє собою циліндр, заповнений силіконовою рідиною. Усередині його знаходиться пакет з перфорованих дисків, з’єднаних через один відповідно з ведучим і веденим валами.

У повнопривідної трансмісії при нормальних умовах руху вали обертаються приблизно з однаковою швидкістю: вхідний – під дією крутного моменту від основного ведучого моста, а вихідний обертають колеса, з якими він з’єднаний. При пробуксовки коліс основного ведучого моста вхідний вал обертається швидше вихідного (машина практично стоїть), рідина нагрівається від тертя об диски, і муфта починає передавати більший момент на вихідний вал.

Істотний недолік віскомуфти: на спрацьовування муфти потрібен час, а оптимальну її характеристику важко підібрати. Тому багато виробників відмовляються від застосування віскомуфти на користь керованих електронікою багатодискових зчеплень.

Диференціали Торсен

Від англ. TORQUE – крутний момент і «SENSING» – чутливий, тобто чутливий до крутному моменту. Сателіти розташовані в корпусі перпендикулярно його осі, об’єднані між собою попарно за допомогою прямозубого зачеплення, а з полуосевыми шестернями пов’язані черв’ячним зачепленням. У повороті полуосевая шестерня, пов’язана з відстаючим колесом, повертає входить з нею в зачеплення сателіт, він, в свою чергу, обертає другий сателіт і шестерню півосі.

Такої жорсткої кінематичним зв’язком колесам автомобіля забезпечується можливість обертатися з різною швидкістю. Сили тертя, що виникають в червячном зачепленні від різниці моментів на колесах, здійснюють блокування диференціала. Недолік конструкції – складність виготовлення, складання агрегату в цілому і ремонту.

Диференціали Квайф

Сателіти розташовані в два ряди паралельно осі обертання корпусу. Причому вони кріпляться не на осях, а знаходяться в закритих з обох сторін отворах корпусу. Правий ряд сателітів (їх може бути від 3 до 5) входить в зачеплення з правого шестірнею півосі, лівий — з лівої. Крім того, сателіти з різних рядів зачіпляються між собою через один.

Коли одне з коліс починає відставати, пов’язана з ним полуосевая шестерня починає обертатися повільніше корпусу диференціала і повертати входить з нею в зачеплення сателіт. Він передає рух пов’язаному з ним сателіту, а той, у свою чергу, на полуосевую шестерню. Так забезпечуються різні обертів коліс в повороті.

Завдяки різниці крутних моментів на колесах у гвинтовому зачепленні виникають осьові і радіальні сили, що притискають напівосьові шестерні і сателіти торцями до корпусу або кришок і роздільником. За рахунок цього виникають сили тертя, що здійснюють блокування, що збільшує силу тяги автомобіля, підвищуючи його прохідність. Диференціали такого типу отримали найбільше поширення в тюнінгу.