Mittendifferenzial. Was ist ein Differential?

Ein Differential ist ein Gerät, das die Verteilung des Drehmoments von Eingangswelle zum Wochenende, wobei die Geschwindigkeit jedes einzelnen Elements unterschiedlich sein kann. Der Mechanismus ist in der Automobilindustrie weit verbreitet.

Differenziale unterscheiden sich je nach Einbauort, Verwendungszweck und Konstruktionsmerkmalen:

1. Autos mit Einachsantrieb verwenden nur ein Differenzial, das sogenannte Querachsdifferenzial. Seine Notwendigkeit beruht auf der Tatsache, dass die äußeren und inneren Räder beim Wenden des Fahrzeugs unterschiedliche Strecken zurücklegen.
2. Fahrzeuge mit 6 × 6 oder 8 × 8 Antrieben enthalten in der Konstruktion ein zusätzliches Zwischenträgerdifferenzial.
3. Bei Modellen mit Allradantrieb sind bis zu drei Differenziale verbaut: zwei Zwischenräder und ein Zwischenachsgetriebe.

Wir werden ausführlicher darüber sprechen, wie das Mittendifferenzial funktioniert und welche Mittendifferenziale im Allgemeinen sein können.

Der Zweck des Mittendifferenzials

Das Mittendifferenzial soll das Drehmoment zwischen den Antriebsachsen des Fahrzeugs verteilen und ihnen ermöglichen, sich mit unterschiedlichen Winkelgeschwindigkeiten zu drehen. Eine solche Notwendigkeit wird durch die einfache Verkehrslage auf unebenen Oberflächen verursacht, wenn das Eigengewicht der Struktur auf die Achse drückt, die sich in einer niedrigeren Position befindet. So wird bei Bergabfahrten ein erheblicher Teil des Moments an die Hinterräder abgegeben. Umgekehrt bei einer Abfahrt.

Die Mittendifferenzialvorrichtung wird normalerweise in das Verteilergetriebe des Fahrzeugs eingebaut. Das Mittendifferenzial kann symmetrisch oder asymmetrisch sein. Der erste verteilt das Drehmoment gleichmäßig zwischen den Achsen und der zweite - in einem bestimmten Verhältnis.

Darüber hinaus gibt es ein Mittendifferenzial ohne Sperrmechanismus, der die Achsen mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten drehen lässt, sowie ein selbstsperrendes Differenzial oder mit einem manuellen Sperrmechanismus, der das Drehmoment je nach Antriebsachse zwangsweise zwischen den Antriebsachswellen verteilt Straßenzustand. In diesem Fall bedeutet die Zwangsblockierung des Mittendifferenzials ein vollständiges oder teilweises Ausrücken des Differenzials, was eine starre Verbindung zwischen der Vorder- und Hinterachswelle gewährleistet.

Am häufigsten wird ein selbstsperrendes Differential verwendet, um die Allradantriebsfähigkeiten eines Autos, das drei Konstruktionstypen bzw. unterschiedliche Funktionsprinzipien aufweisen kann, vollständig zu realisieren.

Aufbau und Wirkungsweise eines selbstsperrenden Mittendifferenzials

Es gibt also drei Arten von selbstsperrendem Mittendifferenzial:

• viskose Kupplung;
• Sperrtyp Torsen;
• Reibungskupplung.

Mittendifferenzial mit Viskosekupplung

Das Visco-Kupplungsmittendifferenzial ist ein planetensymmetrisches Kegelraddesign. Dieses Design setzt das Vorhandensein eines Steuerelements voraus Viskosekupplung, das aus folgenden Elementen besteht:

1. Rahmen;
2. Gehäusewelle;
3. Antriebswelle;
4. angetriebene Welle;
5. Festplatten;
6. Seitengetriebe;
7. Dichtungen.

Die Kupplung hat in ihrer Bauart einen hermetisch abgeschlossenen Hohlraum, der mit einem Luft-Silikon-Öl-Gemisch gefüllt ist. Der Hohlraum ist kinetisch mit zwei Scheibenpaketen verbunden, die mit beiden Achswellen verbunden sind.

Arbeitsprinzip:

Bei gerade Bewegung auf ebenem Untergrund und bei konstanter Geschwindigkeit überträgt das Mittendifferenzial das Motordrehmoment im Verhältnis 50 zu 50 auf die vordere und hintere Antriebsachse (d. h. blockieren) dieses Paket und gleicht so die Drehwinkelgeschwindigkeiten aus.

Die folgenden Beispiele können leicht erklären, warum ein viskoses Mittendifferenzial benötigt wird:

• Beim Auffahren auf eine rutschige Fahrbahn, die durch einen deutlichen Druckanstieg in der Kupplung zu einem starken Schlupf der Vorderräder führt. Dadurch wird den Hinterrädern viel mehr Drehmoment zugeführt.
• Verteilung des Augenblicks zu Gunsten Frontantrieb tritt bei einer starken Beschleunigung des Autos auf einer rutschigen Oberfläche auf. In einer solchen Situation verlagert sich der Schwerpunkt nach vorne und die Vorderachse wird zur führenden.

Die Konstruktion mit Viskosekupplung hat sich aufgrund der Einfachheit der Konstruktion und der geringen Kosten durchgesetzt. Zu den Nachteilen zählen das Fehlen einer manuellen Sperrfunktion, die Möglichkeit der Überhitzung im Langzeitbetrieb, eine unvollständige automatische Sperrung, die Umwandlung eines erheblichen Teils der kinetischen Energie in Wärme.

Mittendifferenzial mit Sperrtyp Torsen

Der Arbeitsantrieb dieses Systems besteht aus folgenden Einheiten:

1. Rahmen;
2. rechtes Halbachsgetriebe;
3. linkes Achsgetriebe;
4. Satelliten der rechten und linken Halbachsgetriebe;
5. Abtriebswellen.

Es ist erwähnenswert, dass das Torsen-Differential das fortschrittlichste Design hat.

Arbeitsprinzip:

Das Torsen-Mittendifferenzial besteht aus angetriebenen und angetriebenen Schneckenrädern, auch Halbachse und Satelliten genannt. In einem solchen System tritt eine Blockierung aufgrund der Besonderheiten der Funktionsweise der Zahnräder dieser Art auf. V normale Vorraussetzungen sie erhalten ein bestimmtes Übersetzungsverhältnis. Wenn die Räder eine gute Traktion haben und ruhig laufen, funktioniert das Differential wie ein symmetrisches. Aber sobald das Drehmoment stark ansteigt, versucht der Satellit einzufahren Rückseite... Das Halbachs-Schneckengetriebe ist überlastet und die Abtriebswellen sind blockiert. In diesem Fall wird das überschüssige Motordrehmoment auf die andere Achse übertragen. Der maximale Grad der Drehmomentumverteilung für Torsen-Differentiale beträgt 75 bis 25.

Die bekannteste Version dieses Systems ist Torsen. Audi quattro... Es ist einer der beliebtesten Mechanismen beim Bau moderner Fahrzeuge mit Allradantrieb. Seine unbestreitbaren Vorteile sind ein breites Spektrum an Drehmomentüberschreitungen, sofortige Reaktionsgeschwindigkeit und keine negativen Auswirkungen auf Bremssystem... Zu den Nachteilen gehört jedoch die Komplexität des Designs mit allen damit verbundenen Konsequenzen.

Mittendifferenzial mit Reibungskupplung

Die Reibungskupplungssperre ist den oben beschriebenen Konstruktionen deutlich überlegen, da sowohl automatische als auch manuelle Differenzialsperren möglich sind. Konstruktiv ist sie der Viskosekupplung sehr ähnlich und unterscheidet sich nur in den Hauptarbeitselementen.

1. Rahmen;
2. Gehäusewelle;
3. Antriebswelle;
4. angetriebene Welle;
5. Reibscheiben;
6. Dichtungen.

Arbeitsprinzip:

Das Funktionsprinzip eines derartigen Mittendifferenzials ist recht einfach. Bei einer gleichmäßig gleichmäßigen Bewegung werden die Winkelgeschwindigkeiten gleichmäßig auf die Achsen verteilt. Beginnt eine der Achswellen mit erhöhter Drehzahl zu rotieren, rücken die Reibscheiben näher zusammen und bremsen sie durch Reibungskräfte ab.

Aufgrund der Komplexität der Konstruktions- und Wartungsmerkmale werden Reibungsdifferenziale jedoch trotz ihrer offensichtlichen Vorteile von Herstellern von Serienfahrzeugen nicht verwendet. Ein handfester Nachteil eines solchen Systems ist außerdem der schnelle Verschleiß der Arbeitselemente, was einen geringen Arbeitsaufwand bedeutet.

Haldex-Schließsystem

Es ist jedoch erwähnenswert, dass das schwedische Haldex-Werk auf Grundlage der Konstruktion des Mittendifferenzials mit Reibungskupplung bereits 1998 ein eigenes alternatives System auf den Markt brachte. Es basierte auf der Arbeit der elektrohydraulischen Verbindung der Elemente. Diese alte Version des Systems war eher ein Misserfolg als ein Erfolg, führte jedoch zu mehreren Modifikationen, von denen die letzte ziemlich populär wurde.

Haldex Generation 4, veröffentlicht im Jahr 2007, war ein echter Durchbruch. Die Hauptarbeitsebenen des Systems sind Reibscheiben. Über sie wird das Drehmoment vom Motor auf die Achswelle übertragen. Eine der Neuerungen war die komplette Weigerung des Herstellers, eine Hydraulikpumpe als Arbeitsantrieb einzusetzen. Sie wurde durch eine leistungsstarke vollelektrische Pumpe ersetzt.

Die interessanteste Änderung war jedoch die Umwandlung des Systems in ein vollständig elektronisches System. Das Einkuppeln und Sperren der Achswellen hängt also nicht mehr von der Drehzahl eines einzelnen Rades ab. Gesteuert wird das System über eine elektronische Steuereinheit, die alle notwendigen Informationen von Bewegungssensoren erhält. Außerdem ist das Treten des Gaspedals eines der Hauptsignale für das Schließen der Kupplung. Die Beschleunigung geht fast immer mit einem gewissen Schlupf einher, daher ist das Blockieren sehr sinnvoll.

Haldex 4 wird von vielen als das fortschrittlichste System für Plug-in-Allradfahrzeuge angesehen. Haldex wird besonders häufig bei modernen SUVs mit einem in Asien hergestellten Mittendifferenzial verbaut. Seine Hauptvorteile sind einfaches Design, Zuverlässigkeit und Bedienung während der gesamten Fahrzeit. Der Hauptnachteil ist jedoch die Unmöglichkeit, mehr als 50% der Leistung auf die hintere Drehachse zu übertragen.

In modernen Autos gibt es viele Komponenten und Baugruppen, die in allen Modellen aller Marken verfügbar sind. Einer davon ist das Differential. Es ist notwendig, um eine unterschiedliche Winkelgeschwindigkeit der beim Wenden befindlichen Räder auf ihrem Außen- und Innenradius bereitzustellen. Allradfahrzeuge verfügen zudem über ein Mittendifferenzial, das in den meisten Fällen mit einer Sperre ausgestattet ist.

In diesem Artikel werden wir darüber sprechen, was ein Mittendifferenzial ist, wofür eine Mittendifferenzialsperre ist und welche Grundtypen es sind.

Jedes Auto hat mindestens ein Differential. Eine solche Vorrichtung teilt das von der Eingangswelle in sie eintretende Drehmoment zwischen den Achswellen auf, die es auf jedes der Antriebsräder überträgt. Ein Fahrzeug mit Allradantrieb (d. h. eines mit vier Antriebsrädern) ist mit mindestens zwei Differentialen ausgestattet, eines für jedes Paar. In den meisten Fällen ist auf ihnen ein anderer installiert, ein Interaxle-Typ, der die Fähigkeit zum Blockieren hat.

Die Notwendigkeit, bei Fahrzeugen mit Allradantrieb ein Mittendifferenzial zu verwenden, liegt an der Tatsache, dass sie genug bewegen müssen schwierige Bedingungen, oft über unebenes Gelände. In solchen Fällen werden an verschiedenen Achsen des Autos unterschiedliche Drücke erzeugt, und daher ist es notwendig, das Drehmoment zwischen ihnen zu verteilen.

Wozu dient die Mitteldifferentialsperre?

Es ist zu beachten, dass jedes Differential (einschließlich des mittleren) neben seinem Hauptvorteil, der darin besteht, die Drehmomenttrennung sicherzustellen, einen erheblichen Nachteil hat. Es ist eine direkte Folge des Vorteils und liegt darin, dass, wenn die Räder einer der Achsen zu rutschen beginnen, mehr Drehmoment vom Differential auf sie übertragen wird. Dadurch wird die Geländegängigkeit des Fahrzeugs deutlich reduziert, was für SUVs völlig inakzeptabel ist. Aus diesem Grund sind fast alle darauf verbauten Mittendifferenziale mit einer Sperrfunktion ausgestattet.

Im eingeschalteten Zustand wird das gleiche Drehmoment auf beide Achsen des Fahrzeugs übertragen. Dadurch wird auf die nicht rutschenden Räder die gleiche Kraft übertragen wie auf die rutschenden. Dies ist notwendig, damit das Auto eine rutschige Stelle umgehen kann.

Verschiedene Mitteldifferenzialsperren

In modernen SUVs sind zwei Arten von Mittendifferenzialsperren implementiert: manuell und automatisch. Beide beinhalten entweder das vollständige oder teilweise Herunterfahren des Knotens. Immer öfter auf Autos Offroad automatische Sperren der Zwischenachsdifferentiale sind eingebaut. Es gibt drei Haupttypen:

• Viskose Kupplung;
• Verschlussart Torsen;
• Verriegelung mit Rutschkupplung.

Jede dieser Arten von Blockierungen hat ihre eigenen Konstruktionsmerkmale und Vorteile.

Verriegelung mit Viskosekupplung

Diese Art der Mittendifferenzialsperre ist bei weitem die gebräuchlichste. Es ist nach einem symmetrischen Planetenschema aufgebaut, das auf dem Zusammenspiel von Kegelrädern untereinander basiert. Eines der wichtigsten Elemente seiner Konstruktion ist ein hermetisch abgeschlossener Hohlraum, der mit einem Öl-Luft-Silikon-Gemisch gefüllt ist. Sie ist über zwei separate Lamellenpakete mit den Achswellen verbunden.

Fährt ein allradgetriebenes Auto auf ebenem Untergrund mit konstanter Geschwindigkeit, dann überträgt das mit einem solchen Sperrsystem ausgestattete Mittendifferenzial das Drehmoment im Verhältnis 50 zu 50 % auf Vorder- und Hinterachse. Für den Fall, dass die Rotation eines der Lamellenpakete beschleunigt wird, beginnt die Viskosekupplung aufgrund des Druckanstiegs im abgedichteten Hohlraum, das entsprechende Paket zu blockieren (dh zu verlangsamen). Dadurch werden die Winkelgeschwindigkeiten ausgeglichen und das Mittendifferenzial tatsächlich gesperrt.

Die Hauptvorteile eines solchen Systems sind die Einfachheit seines Designs und die geringen Kosten. Es sind diese Faktoren, die zur weit verbreiteten Verwendung von Viskosekupplungen in den Systemen der Zwischenachs-Sperrdifferenziale moderner SUVs geführt haben. Die Nachteile dieser Konstruktion sollten eine unvollständige automatische Blockierung sowie die Gefahr einer Überhitzung umfassen, wenn sie über einen längeren Zeitraum funktioniert. Tatsache ist, dass ein erheblicher Teil der ihm übertragenen kinetischen Rotationsenergie in Wärmeenergie umgewandelt wird.

Torsenschloss

Es besteht aus Grundelementen wie Gehäuse, linkem und rechtem Seitenrad, deren Satelliten und Abtriebswellen. Automobilexperten glauben, dass die Konstruktion dieser Art von Mittendifferenzialsperre mit Abstand die effektivste und perfekteste ist.

Die Basis dieses Verriegelungsmechanismus bilden zwei Schneckenradpaare, von denen jedes einen Master und einen Slave hat (sie werden Halbaxial und Satelliten genannt). Die Funktionsweise dieses Systems basiert auf einigen Merkmalen dieser Art von Ausrüstung. Wenn alle Räder des Fahrzeugs den gleichen Grip haben, funktioniert das Differential normal. Sobald einer von ihnen aus irgendeinem Grund schneller zu rotieren beginnt als die anderen, versucht der dazugehörige Satellit, sich in die entgegengesetzte Richtung zu drehen. Dadurch wird das Schneckengetriebe überlastet und die Abtriebswellen blockiert. Das „freigegebene“ Drehmoment wird auf die andere Achse übertragen, wodurch deren Werte angeglichen werden.

Die wichtigsten Vorteile der Torsen-Mitteldifferenzialsperre sind die sehr hohe Ansprechgeschwindigkeit und große Auswahl Werte der Drehmomentübertragung von Achse zu Achse. Außerdem wird durch diese Blockierung das Bremssystem des Fahrzeugs nicht überlastet. Der Hauptnachteil dieses Designs ist seine Komplexität.

Verriegelung mit Rutschkupplung

Das Hauptunterscheidungsmerkmal eines solchen Systems besteht darin, dass es die Möglichkeit der automatischen und manuellen Sperrung des Mittendifferenzials voraussetzt. Konstruktiv ist es Systemen mit Visco-Kupplung sehr ähnlich, statt letzterer sind nur Reibscheiben verbaut.

Hallo liebe Leser! Sprechen wir über den Mechanismus, der bei jedem Auto vorhanden ist und sein wird - das Differential. Was ist ein Differential in einem Auto und warum wird es benötigt? Das Differenzial wird für eine optimale Drehmomentverteilung bei Kurvenfahrten und beim Rangieren benötigt, wenn die Räder bei unterschiedlichen Winkelgeschwindigkeiten durchdrehen.

Das Differenzial, wie ich es mir vorstelle, muss großgeschrieben werden. Es ist das allererste komplexe Getriebe, das zu Beginn der Automobilindustrie erfunden wurde. Nachdem Sie ihn verstanden haben und die Freude eines menschlichen Genies erlebt haben, das ein wichtiges Problem so leicht lösen könnte, werden Sie überzeugt sein, dass er im Wesentlichen so einfach wie fünf Kopeken ist, und welches Problem er gelöst hat!

Niemand denkt jetzt besonders an ihn, er ist - und er ist und sollte immer sein. Wir haben uns daran gewöhnt. Aber ohne gibt es kein einziges Auto. Dies ist das wichtigste Übertragungselement!

Wo befindet sich das Differential:

• bei einem heckgetriebenen Pkw im Achsgehäuse und wird mit dem Getriebe kombiniert Hauptzahnrad;
• bei Frontantrieb, auch kombiniert mit dem Hauptgetriebe und in der Regel im gleichen Kurbelgehäuse mit;
• auf sie sind sowohl vorne als auch hinten vorhanden und mit den Hauptzahnrädern kombiniert;
• ähnlich bei allradgetriebenen Offroad-Fahrzeugen und zur optimalen Verteilung des Drehmoments auf alle Räder wird ein drittes Differenzial hinzugefügt und zwischen den Achsen im Verteilergetriebe eingebaut.

Die Differentiale, die auf die Antriebsräder wirken, werden als Zwischenraddifferentiale bezeichnet, und die Differentiale, die die Momente zwischen den Achsen des Autos verteilen, werden als Zwischenachsdifferentiale bezeichnet.

Das Funktionsprinzip des Differentials basiert auf der Idee eines Planetengetriebes. Je nach Verwendung des Getriebetyps gibt es folgende Arten von Differentialen: zylindrisch, Kegelrad, Schnecke.

Das konische Differential wird normalerweise in Querachsdifferentialen verwendet. Zylindrisch ist aufgrund seiner konstruktiven Einfachheit bei Mittendifferenzialen weit verbreitet. Das Schneckengetriebe gilt als universell und am leisesten im Betrieb, obwohl es am schwierigsten herzustellen ist, wird es sowohl in Rad- als auch in Zwischenachsgetrieben verwendet.

Fahrzeugdifferentialvorrichtung

Betrachten Sie das Design des Differentials eines Autos. Alle Differenziale teilen das gleiche Prinzip – das Planetengetriebeprinzip. Das heißt, sie haben Halbachsgetriebe und entlang ihnen laufen die Getriebe als Satelliten.

Das Gehäuse (Differenzialtopf) nimmt Drehmoment vom Achsantriebsrad über die Ritzelachsen und die Satellitenräder selbst auf und überträgt es auf die Seitenräder.

Es können zwei oder vier Satelliten in einem Kegelraddifferenzial sein, es hängt von der Leistung des Autos ab.

Bei Kegel- und Schneckendifferentialen sind es genau doppelt so viele, das liegt an Design-Merkmale diese Art von Differentialen. Ein Satellitenpaar ist jeweils auf ein eigenes Halbachsgetriebe verteilt.

Halbaxiale Getriebe, im Planetengetriebe auch der helle Name „Sonnenräder“ genannt, übertragen das Drehmoment bereits auf die Räder. Linke und rechte Seitenräder können eine unterschiedliche Anzahl von Zähnen haben, solche Differentiale werden als asymmetrisch bezeichnet. Asymmetrische Differentiale haben jeweils auch Satellitenpaare mit einer anderen Zähnezahl (beachten Sie das konische Differential in der obigen Zeichnung sorgfältig).

Trotz der Asymmetrie funktionieren die Differentiale genauso wie die symmetrischen, und die eine oder andere Idee der Designer für die Auslegung dieser Mechanismen beruht nur auf Überlegungen der Kompaktheit und der Designnotwendigkeit.

Differenzbetrieb

Die Arbeit des Querachsdifferentials ist durch drei Modi gekennzeichnet:

1. Bewegung in einer geraden Linie;
2. in Ecken arbeiten;
3. auf rutschiger Straße.

Bei Geradeausfahrt werden die Kräfte gleichmäßig auf jedes Rad verteilt, das Drehmoment wird über die Karosserie auf die Satelliten übertragen. Die Satelliten rotieren nicht um ihre Achsen bzw. die Halbachsen rotieren mit gleichen Winkelgeschwindigkeiten.

Im Gegenzug beginnt das Differential zu arbeiten, dh die Arbeit zu verrichten, für die es geschaffen wurde. Das innere Rad beginnt auf einem kleineren Radius zu laufen und das äußere Rad beginnt auf einem großen zu laufen, die Winkelgeschwindigkeiten auf den Seitenrädern beginnen sich zu ändern. Die Satelliten beginnen sich um ihre Achsen zu drehen, was die Geschwindigkeit des äußeren Zahnrads der entlang des Außenradius des Rades verlaufenden Halbachse erhöht und die Winkelgeschwindigkeit des inneren Zahnrads, der Halbachse und des entlang des Rades entlang des Rades verringert Innenradius.

Die Summen der Drehzahlen der Seitenräder entsprechen immer der Drehzahl des Abtriebsrades des Achsgetriebes. Daher ist die Traktion an den Rädern beim Kurvenfahren immer gleich und das kurveninnere Rad rutscht nie durch, sofern die Räder auf der Straße haften.

Wenn das Auto in die Bedingungen einer rutschigen Straße gerät, fängt das Rad mit weniger Haftung an zu rutschen, dreht sich schneller und das Rad mit mehr Haftung auf der Straße hört einfach auf zu drehen und das Auto bleibt mit einem einfach stehen rotierendes Rad. Dies ist das Minus des Differenzials, das auf seine Konstruktion zurückzuführen ist.

Es ist möglich, dieses Phänomen zu bekämpfen, und die Designer haben eine Differenzialsperre entwickelt. Aber dazu mehr in einem anderen Artikel.

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Der Begriff "Differentialsperre" oder "Selbstsperrdifferential" (Selbstsperrung) ist von vielen Autofahrern gehört worden, aber nur wenige wissen, wie dieser Vorgang in der Praxis aussieht. Und wenn frühere Autohersteller hauptsächlich SUVs mit einer solchen "Option" ausgestattet haben, ist sie jetzt auf einem reinen Stadtauto zu finden. Darüber hinaus installieren die Besitzer von Autos, die nicht mit Selbstblockern ausgestattet sind, oft selbst, nachdem sie verstanden haben, welche Vorteile sie mit sich bringen.

Aber bevor Sie verstehen, wie ein Sperrdifferenzial funktioniert, müssen Sie verstehen, wie es ohne Sperre funktioniert.

Was ist differentiell

Differential (diff) kann zu Recht als eines der Hauptstrukturelemente des Getriebes eines Autos angesehen werden. Mit seiner Hilfe erfolgt eine Übertragung, Änderung und auch die Verteilung des vom Motor erzeugten Drehmoments zwischen zwei Verbrauchern: Rädern, die sich auf einer Achse der Maschine oder zwischen ihren Brücken befinden. Außerdem kann die Kraft des Flusses der verteilten Energie, falls erforderlich, unterschiedlich sein, was bedeutet, dass die Rotationsgeschwindigkeit der Räder unterschiedlich ist.

Im Getriebe eines Autos kann das Diff eingebaut werden: im Getriebegehäuse und im Verteilergetriebe, je nach Antriebsvorrichtung(en).

Die Diffs, die in der Achse oder im Getriebe eingebaut sind, werden als Interwheel bezeichnet und befinden sich zwischen den Achsen der Maschine bzw. der Mitte.

Differenzialbelegung

Wie Sie wissen, macht ein Auto während der Fahrt verschiedene Manöver: Abbiegen, Spurwechsel, Überholen usw. Außerdem kann die Fahrbahn Unebenheiten aufweisen, was dazu führt, dass die Räder des Autos je nach Situation unterschiedliche Distanzen zurücklegen. Wenn beispielsweise beim Kurvenfahren die Drehgeschwindigkeit der Räder an der Achse gleich ist, beginnt eines von ihnen unweigerlich zu rutschen, was zu einem beschleunigten Verschleiß der Reifen führt. Aber das ist nicht das Schlimmste. Viel schlimmer ist, dass das Fahrverhalten des Fahrzeugs deutlich reduziert wird.

Hier ist eine Lösung ähnliche Probleme und sie haben ein Differential entwickelt - einen Mechanismus, der die vom Motor kommende Energie entsprechend dem Rollwiderstandswert zwischen den Achsen des Autos umverteilt: je geringer es ist, desto höher ist die Rotationsgeschwindigkeit des Rades und und umgekehrt.

Differentialmechanismus

Heutzutage gibt es viele Arten von Diffs, und ihre Struktur ist ziemlich komplex. Das Funktionsprinzip ist jedoch im Allgemeinen das gleiche, so dass es für das Verständnis einfacher ist, den einfachsten Typ zu betrachten - ein offenes Differential, das aus folgenden Elementen besteht:

1. Auf den Achswellen befestigte Zahnräder.
2. Angetriebenes (Kronen-)Getriebe in Form eines Kegelstumpfes.
3. Ein am Ende der Antriebswelle befestigtes Ritzel, das zusammen mit dem Hohlrad das Hauptzahnrad bildet. Da das angetriebene Zahnrad größer ist als das führende Zahnrad, muss letzteres mehrere Umdrehungen um seine Achse machen, bevor die Krone nur eine ausführt. Folglich sind es diese beiden Differentialelemente, die die Energiemenge (Geschwindigkeit) reduzieren, die schließlich die Räder erreicht.
4. Die Satelliten, die eine Schlüsselrolle bei der Bereitstellung der erforderlichen Drehzahldifferenz der Räder spielen.
5. Gehäuse.

Wie funktioniert das Differential

Bei der geradlinigen Bewegung des Wagens drehen sich seine Achswellen und damit die Räder mit der gleichen Geschwindigkeit wie die Antriebswelle mit ihrem Schrägrad. Aber während der Kurve wird die wirkende Last auf die Räder unterschiedlich (einer von ihnen versucht, sich schneller zu drehen), und aufgrund dieses Unterschieds werden die Satelliten freigegeben. Durch sie fließt nun die Energie des Motors, und da es sich bei dem Satellitenpaar um zwei separate, unabhängige Zahnräder handelt, werden unterschiedliche Drehzahlen auf die Achswellen übertragen. So wird die vom Motor erzeugte Kraft zwischen den Rädern verteilt, jedoch ungleichmäßig und je nach Belastung: Was sich im Außenradius bewegt, erfährt weniger Rollwiderstand, das Diff überträgt also mehr Energie darauf und dreht sich schneller.

Es gibt keinen Unterschied in der Funktionsweise des Mitteldifferenzials und des Querachsdifferenzials: Das Funktionsprinzip ist ähnlich, nur im ersten Fall wird das verteilte Drehmoment auf die Achsen des Autos und im zweiten auf seine Räder geleitet befindet sich auf der gleichen Achse.

Die Notwendigkeit eines Mittendifferenzials macht sich besonders bemerkbar, wenn sich die Maschine in unwegsamem Gelände bewegt, wenn ihr Gewicht auf die Achse drückt, die niedriger ist als die andere, zum Beispiel beim Bergauf- oder Bergabfahren.

Differentialproblem

Während das Differenzial sicherlich eine große Rolle bei der Gestaltung des Fahrzeugs spielt, bereitet seine Bedienung manchmal Probleme für den Fahrer. Nämlich: Wenn sich eines der Räder auf einem rutschigen Abschnitt der Straße (Schlamm, Eis oder Schnee) befindet, wird das andere, das sich auf einem härteren Untergrund befindet, stärker belastet, das Diff versucht, es zu reparieren, und leitet den Motor um Energie auf das Gleitrad. Es stellt sich also heraus, dass es die maximale Rotation erhält, während das andere, das fest am Boden haftet, einfach stationär bleibt.

Genau um solche Probleme zu lösen, wurde die Differenzialsperre (Ausrückung) erfunden.

Das Prinzip des Blockierens und seine Arten

Nachdem wir das Prinzip des Differentials verstanden haben, können wir feststellen, dass das Drehmoment an dem Rad oder der Achse mit der besten Haftung steigt, wenn Sie es blockieren. Dies kann durch Verbinden seines Körpers mit einer der beiden Achswellen oder durch Stoppen der Rotation der Satelliten erfolgen.

Die Sperrung kann abgeschlossen sein - wenn die Teile des Differentials starr verbunden sind. Sie erfolgt in der Regel mit Hilfe einer Nockenkupplung und wird vom Fahrer durch einen speziellen Antrieb aus der Kabine des Autos gesteuert. Oder es kann teilweise sein, in diesem Fall wird nur eine begrenzte Kraft auf die Räder übertragen - so funktioniert das selbstsperrende Differential, das keine menschliche Beteiligung erfordert.

Wie funktioniert ein selbstsperrendes Differenzial?

Das Sperrdifferenzial ist im Wesentlichen ein Kompromiss zwischen voller Block und Freidiff und ermöglicht es Ihnen, den Radschlupf der Maschine im Falle eines Unterschieds zwischen ihnen im Haftungskoeffizienten zum Boden zu reduzieren. Dadurch werden Geländegängigkeit, Geländegängigkeit sowie die Beschleunigungsdynamik des Autos deutlich erhöht, und das unabhängig von der Straßenbeschaffenheit.

Die Selbstblockierung verhindert ein vollständiges Blockieren der Räder, was die Achswellen vor kritischen Belastungen schützt, die an Differentialen mit Zwangstrennung auftreten können.

Die Blockierung der Halbachsen wird automatisch gelöst, wenn die Raddrehzahl bei Geradeausfahrt ausgeglichen wird.

Die gängigsten Arten von Selbstblockaden

Die selbstblockierende Scheibe ist ein Satz Reibungsscheiben (Reibscheiben), die zwischen dem Differentialgehäuse und dem Halbachsgetriebe installiert sind.

Es ist nicht schwer zu verstehen, wie ein Differential mit einem solchen Block funktioniert: Während das Auto geradeaus fährt, rotieren das Differentialgehäuse und die beiden Achswellen gemeinsam, sobald ein Unterschied in den Drehzahlen auftritt (das Rad stößt a rutschiger Bereich) entsteht Reibung zwischen den Scheiben, die sie reduziert. Das heißt, ein Rad, das auf festem Boden gelassen wird, dreht sich weiter, anstatt zu stoppen, wie im Fall eines freien Differentials.

Die Viskosekupplung, oder sonst die Viskosekupplung, enthält wie das vorherige Diff zwei Scheibenpakete, nur diesmal gelocht, zusammen mit einem kleinen Spalt montiert. Ein Teil der Scheiben greift in das Gehäuse ein, der andere in die Antriebswelle.

Die Scheiben werden in einen Behälter gelegt, der mit einer siliziumorganischen Flüssigkeit gefüllt ist, die bei gleichmäßiger Rotation unverändert bleibt. Sobald zwischen den Packungen ein Geschwindigkeitsunterschied besteht, beginnt die Flüssigkeit schnell und stark einzudicken. Zwischen den perforierten Flächen entsteht Widerstand. Dadurch wird ein zu stark abgewickeltes Paket abgebremst und die Rotationsgeschwindigkeit nivelliert.

Verzahnte (Schraube, Schnecke) Selbstblockierung. Seine Arbeit beruht auf der Fähigkeit des Schneckenpaares, die Achswellen zu verkeilen und dadurch zu blockieren, wenn an ihnen eine Drehmomentdifferenz auftritt.

Selbstblockierung der Cam. Um zu verstehen, wie ein solches Differential funktioniert, reicht es aus, sich ein offenes Diff vorzustellen, in dem anstelle eines Planetengetriebes Zahnradpaare (Nocken) eingebaut sind. Die Nocken drehen (springen) bei nahezu gleichen Radgeschwindigkeiten und werden starr blockiert (klemmt), sobald einer von ihnen zu rutschen beginnt.

Es gibt keinen Unterschied in der Funktionsweise des Mittendifferenzials und der Zwischenraddifferenzialsperre - das Funktionsprinzip ist das gleiche, die Unterschiede liegen nur in den Endpunkten: im ersten Fall sind es zwei Achsen, im zweiten sind es zwei Räder auf derselben Achse montiert.

Inländische "Niva" und ihre Unterschiede

In der Reihe der heimischen VAZ nimmt "Niva" einen besonderen Platz ein: Im Gegensatz zu seinen "Verwandten" auf dem Förderband ist dieses Auto mit einem permanenten Allradantrieb ausgestattet.

Im Getriebe des VAZ SUV sind drei Differentiale eingebaut: Zwischenrad - in jeder Achse und Zwischenachse - im Verteilergetriebe. Trotz einer solchen Zahl ist es nicht notwendig, noch einmal zu verstehen, wie die Differentiale bei der "Niva" funktionieren. Alles ist genauso wie oben beschrieben. Das heißt, während der geradlinigen Bewegung der Maschine, sofern kein Schlupf an den Rädern vorhanden ist, Zugkraft gleichmäßig auf sie verteilt und hat den gleichen Wert. Wenn eines der Räder zu rutschen beginnt, wird die gesamte Energie des Motors, die durch die Differenziale fließt, auf dieses Rad geleitet.

Sperrdifferentiale "Niva"

Bevor über die Funktionsweise der Differenzialsperre beim „Niva“ gesprochen wird, sei noch ein Punkt angemerkt, nämlich den Zweck des vorderen (kleinen) Verteilergetriebegriffs zu verdeutlichen.

Einige Fahrer glauben, dass das Auto mit seiner Hilfe den Frontantrieb einschaltet - dies ist nicht der Fall: sowohl vorne als auch Heckantrieb bei "Niva" sind sie immer beteiligt, und dieser Griff steuert das Differential des Verteilergetriebes. Das heißt, während es in der "Vorwärts"-Position installiert ist, funktioniert das Diff normal, und wenn es "rückwärts" ist, schaltet es sich aus.

Und nun direkt zum Blockieren: Beim Abschalten des Differentials werden die Verteilergetriebewellen durch eine Kupplung zusammengeschlossen, wodurch ihre Drehzahl zwangsweise ausgeglichen wird, dh die Gesamtgeschwindigkeit der Vorderachsräder ist gleich der Gesamtgeschwindigkeit Geschwindigkeit des Hecks. Der Schub wird in Richtung des größeren Widerstands verteilt. Zum Beispiel rutscht das Hinterrad, wenn Sie die Sperre einschalten, geht die Zugkraft auf die Vorderachse, deren Räder das Auto strecken, aber wenn das Vorderrad auch mit dem Hinterrad durchrutscht, dann die Niva kommt nicht von alleine raus.

Um dies zu verhindern, installieren Autofahrer Selbstsperren in Brücken, die helfen, ein festgefahrenes Auto herauszuziehen. Heute ist das Nesterov-Differential das beliebteste unter Niva-Besitzern.

Samoblok Nesterov

Das Geheimnis seiner Popularität liegt in der Funktionsweise des Nesterov-Differentials.

Die Konstruktion des Differentials ermöglicht es nicht nur, die Räder der Maschine bei Manövern optimal einzustellen, sondern auch im Falle eines Rutschens oder Hängens des Rades gibt das Gerät dem Motor ein Minimum an Energie ab. Außerdem ist die Reaktion der selbstblockierenden Einheit auf Veränderungen Verkehrslage fast augenblicklich. Darüber hinaus verbessert das Nesterov-Differential das Fahrverhalten des Fahrzeugs auch in rutschigen Kurven deutlich, erhöht die Spurtreue, erhöht die Beschleunigungsdynamik (insbesondere im Winter) und senkt den Kraftstoffverbrauch. Und der Einbau des Geräts erfordert keine Änderungen am Getriebedesign und wird wie das klassische Diff eingebaut.

Das Differential hat nicht nur in der Automobiltechnik Anwendung gefunden, es hat sich auch bei handgeführten Traktoren als sehr nützlich erwiesen und seinen Besitzern das Leben erheblich erleichtert.

Differential für handgeführten Traktor

Ein handgeführter Traktor ist ein ziemlich schweres Gerät, und es erfordert viel Kraft, ihn einfach zu drehen, und bei einer ungeregelten Winkelgeschwindigkeit der Räder wird dies noch schwieriger. Daher erwerben und installieren die Besitzer dieser Maschinen, wenn die Diffs ursprünglich nicht von der Konstruktion vorgesehen waren, diese selbst.

Wie funktioniert das Motorblock-Differential? Tatsächlich ermöglicht es nur eine leichte Drehung des Autos und stoppt eines der Räder.

Seine andere Funktion, die nichts mit der Kraftumverteilung zu tun hat, ist die Erhöhung des Radstands. Die Konstruktion des Differenzials sieht den Einsatz als Achsverlängerung vor, was den Einachsschlepper vor allem in Kurven wendiger und kippsicherer macht.

Kurz gesagt, das Differential ist eine sehr nützliche und unersetzliche Sache, und seine Blockierung erhöht die Geländegängigkeit des Fahrzeugs erheblich.

Differential mathematisch

Informelle Beschreibung der mathematischen Differential

Definitionen

Für Funktionen

Für Zuordnungen

Zugehörige Definitionen

Eigenschaften

Differential Wagen

Problem mit dem Gleitrad

Möglichkeiten, das Problem eines rutschenden Rades zu lösen.

Manuelle Differenzialsperre

Elektronische Differenzialsteuerung

Selbstsperrendes Differential

Reibungsbegrenztes Differenzial

Viskosekupplung

Nocken / verzahntes Selbstsperrdifferential

Hydraulisches Selbstsperrdifferenzial

Hypoid-Sperrdifferenziale

Doppelpumpensystem

Differential Torsen

Zwangsdifferenzialsperre

Scheibendifferenzialsperre

Nockendifferenzialsperre

Viskose-Differentialsperre

Schraube Differentialsperre

Gehirne verbinden

Selbstsperrendes Differential

Differentiale mit begrenztem Schlupf

Sperrfaktor

Vollständig gesperrte Differentiale

Mehrscheiben-Differentiale

Differenzielles "Quife"

Differenzial "Thorsen"

Gerotor-Differential (Gerodisk oder Hydra-Lock)

Drehmomentempfindliche Lsd. Differentiale mit vorgespannten Reibklötzen

Selbstsperrende Differentiale mit Hypoid (Schnecke oder Schraube) und Schrägverzahnung

Differenzialregelung durch elektronische Bremskraftregelsysteme (Traction Control etc.)

Differenziale, selbstsperrend aus der Drehzahldifferenz.

Mechanisch, gemischter Typ

Differenziale, selbstsperrend aus der Drehmomentdifferenz

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Elektrisches Differential

Differential mathematisch

Differential- this (von lateinisch differentia - Unterschied - Unterschied)

Differential- dies (von lat. Differetia Differenz, Differenz) in der Mathematik der lineare Hauptteil des Inkrements einer Funktion.

Differential Ist eine kleine Änderung eines Wertes in mathematischer Hinsicht aufgrund einer ebenso kleinen Änderung einer Variablen.

Die Theorie der Differentialgleichungen ist einer der größten Zweige der modernen Mathematik. Um ihren Platz in der modernen mathematischen Wissenschaft zu charakterisieren, ist es zunächst notwendig, die Hauptmerkmale der Theorie der Differentialgleichungen hervorzuheben, die aus zwei großen Bereichen der Mathematik besteht: der Theorie der gewöhnlichen Differentialgleichungen und der Theorie der partiellen Differentialgleichungen.

Das erste Merkmal ist die direkte Verbindung der Theorie der Differentialgleichungen mit Anwendungen. Wenn wir die Mathematik als Methode zum Durchdringen der Geheimnisse der Natur charakterisieren, können wir sagen, dass die Hauptanwendung dieser Methode die Bildung und das Studium mathematischer Modelle der realen Welt ist. Beim Studium aller physikalischen Phänomene erstellt der Forscher zunächst seine mathematische Idealisierung oder mit anderen Worten ein mathematisches Modell, dh er vernachlässigt die sekundären Eigenschaften des Phänomens und schreibt die Grundgesetze dieses Phänomens in mathematischer Form auf. Sehr oft diese die Gesetze in Form von Differentialgleichungen ausgedrückt werden. Dies sind die Modelle verschiedener Phänomene der Kontinuumsmechanik, chemische Reaktionen, elektrische und magnetische Phänomene usw.

Durch die Untersuchung der erhaltenen Differentialgleichungen zusammen mit zusätzlichen Bedingungen, die in der Regel in Form von Anfangs- und Randbedingungen gesetzt werden, erhält der Mathematiker Informationen über das auftretende Phänomen, manchmal kann er dessen Vergangenheit und Zukunft herausfinden. Das Studium eines mathematischen Modells mit mathematischen Methoden ermöglicht es nicht nur, qualitative Eigenschaften physikalischer Phänomene zu erhalten und den Verlauf eines realen Prozesses mit einer bestimmten Genauigkeit zu berechnen, sondern auch in das Wesen physikalischer Phänomene einzudringen, und sagen manchmal neue physikalische Effekte voraus. Es kommt vor, dass die Natur eines physikalischen Phänomens sowohl Ansätze als auch Methoden der mathematischen Forschung hervorruft. Das Kriterium für die richtige Wahl eines mathematischen Modells ist Übung, Vergleich Daten mathematische Forschung mit experimentellen Daten.

Um ein mathematisches Modell in Form von Differentialgleichungen zu erstellen, muss man in der Regel nur lokale Zusammenhänge kennen und wird nicht benötigt Informationüber das ganze physikalische Phänomen. Das mathematische Modell ermöglicht es, das Phänomen als Ganzes zu untersuchen, seine Entwicklung vorherzusagen und die Veränderungen im Laufe der Zeit quantitativ abzuschätzen. Denken Sie daran, dass auf der Grundlage der Analyse von Differentialgleichungen elektromagnetische Wellen auf diese Weise entdeckt wurden und erst nach Hertz' experimenteller Bestätigung der tatsächlichen Existenz elektromagnetischer Schwingungen es möglich wurde, die Maxwell-Gleichungen als mathematisches Modell eines realen physikalischen Phänomens zu betrachten.

Wie Sie wissen, begann sich die Theorie der gewöhnlichen Differentialgleichungen im 17. Jahrhundert gleichzeitig mit dem Aufkommen der Differential- und Integralrechnung zu entwickeln. Wir können sagen, dass die Notwendigkeit, Differentialgleichungen für die Bedürfnisse der Mechanik zu lösen, dh die Bewegungsbahnen zu finden, wiederum der Anstoß für Newtons Entwicklung eines neuen Kalküls war. Die organische Verbindung zwischen Physikalischem und Mathematischem wurde in Newtons Methode der Fluxionen deutlich. Die Gesetze Newtons repräsentieren ein mathematisches Modell mechanisches Uhrwerk... Der neue Kalkül wurde durch gewöhnliche Differentialgleichungen auf Probleme der Geometrie und Mechanik angewendet; gleichzeitig war es möglich, Probleme zu lösen, die lange Zeit nicht der Lösung nachgaben. In der Himmelsmechanik erwies es sich als möglich, nicht nur bereits bekannte Tatsachen zu erhalten und zu erklären, sondern auch neue Entdeckungen zu machen (z. B. die Entdeckung des Planeten Neptun 1846 durch Le Verrier anhand der Analyse von Differentialgleichungen).

Gewöhnliche Differentialgleichungen entstehen, wenn die unbekannte Funktion nur von einer unabhängigen Variablen abhängt. Die Beziehung zwischen der unabhängigen Variablen, der unbekannten Funktion und ihren Ableitungen bis zu einer bestimmten Ordnung bildet eine Differentialgleichung. Gegenwärtig ist die Theorie der gewöhnlichen Differentialgleichungen eine reiche, weit verzweigte Theorie. Einige der Hauptprobleme dieser Theorie sind die Existenz solcher Lösungen für Differentialgleichungen, die zusätzliche Bedingungen erfüllen (die anfänglichen Cauchy-Daten, wenn es erforderlich ist, eine Lösung zu bestimmen, die bestimmte Werte an einem bestimmten Punkt und bestimmte Werte annimmt von Ableitungen bis zu einer bestimmten endlichen Ordnung, Randbedingungen und andere), die Eindeutigkeitslösungen, ihre Stabilität. Die Stabilität der Lösung wird als kleine Änderung der Lösung mit kleinen Änderungen der zusätzlichen Daten des Problems und Funktionen verstanden, die die Gleichung selbst bestimmen. Wichtig für Anwendungen sind das Studium der Art der Lösung, oder wie man sagt, das qualitative Verhalten der Lösung, das Auffinden von Methoden zur numerischen Lösung von Gleichungen. Die Theorie soll dem Ingenieur und Physiker die Methoden zur wirtschaftlichen und schnellen Berechnung der Lösung an die Hand geben.

Partielle Differentialgleichungen wurden erst viel später untersucht. Es ist hervorzuheben, dass die Theorie der partiellen Differentialgleichungen auf der Grundlage spezifischer physikalischer Probleme entstand, die zum Studium einzelner partieller Differentialgleichungen führten, die als Grundgleichungen der mathematischen Physik bezeichnet werden. Das Studium mathematischer Modelle spezifischer physikalischer Probleme führte Mitte des 18.

Die Grundlagen dieser Wissenschaft wurden durch die Werke von D "Alambert (1717 - 1783), Euler (1707 - 1783), Bernoulli (1700 - 1782), Lagrange (1736 - 1813), Laplace (1749 - 1827), Poisson ( 1781 - 1840), Fourier (1768 - 1830) und andere Wissenschaftler.Es ist interessant, dass viele von ihnen nicht nur Mathematiker, sondern auch Astronomen, Mechaniker und Physiker waren. spezifische Aufgaben Ideen und Methoden der mathematischen Physik erwiesen sich als anwendbar auf Physik breite Klassen von Differentialgleichungen, die Ende des 19. Jahrhunderts als Grundlage für die Entwicklung der allgemeinen Theorie der Differentialgleichungen dienten.

Die wichtigsten Gleichungen der mathematischen Physik sind: Laplace-Gleichung, Gleichungen Physik Leitfähigkeit, Wellengleichung.

Hier nehmen wir an, dass die Funktion u von t und drei Variablen x1, x2, x3 abhängt. Eine partielle Differentialgleichung ist die Beziehung zwischen unabhängigen Variablen, einer unbekannten Funktion und ihren partiellen Ableitungen bis zu einer gewissen Ordnung. Das Gleichungssystem ist ähnlich definiert, wenn es mehrere unbekannte Funktionen gibt.

Ist es nicht verwunderlich, dass eine solche Gleichung, die so einfach ist wie die Laplace-Gleichung, einen riesigen Reichtum an bemerkenswerten Eigenschaften enthält, eine Vielzahl von Anwendungen hat, viele Bücher darüber geschrieben wurden, viele Hunderte von Artikeln, die in den letzten Jahrhunderten veröffentlicht wurden, gewidmet sind? dazu, und trotzdem sind damit noch viele schwierige ungelöste Probleme verbunden.

Eine Vielzahl von physikalischen Problemen ganz anderer Art führten zum Studium der Laplace-Gleichung. Diese Gleichung findet sich in Problemen der Elektrostatik, Potentialtheorie, Hydrodynamik, Wärmeübertragungstheorie und vielen anderen Zweigen der Physik sowie in der Theorie der Funktionen einer komplexen Variablen und in verschiedenen Bereichen der mathematischen Analysis. Die Laplace-Gleichung ist der einfachste Vertreter einer breiten Klasse sogenannter elliptischer Gleichungen.

Hier mag es angebracht sein, sich an die Worte von A. Poincaré zu erinnern: "Mathematik ist die Kunst, verschiedenen Dingen einen Namen zu geben." Diese Worte sind Ausdruck der Tatsache, dass die Mathematik mit einer Methode, mit Hilfe eines mathematischen Modells, verschiedene Phänomene der realen Welt untersucht.

Neben der Laplace-Gleichung nimmt die Wärmegleichung einen wichtigen Platz in der Theorie der partiellen Differentialgleichungen und ihrer Anwendungen ein. Diese Gleichung findet sich in der Wärmeübertragungstheorie, in der Diffusionstheorie und vielen anderen Zweigen der Physik und spielt auch in der Wahrscheinlichkeitstheorie eine wichtige Rolle. Sie ist der einfachste Vertreter der Klasse der sogenannten parabolischen Gleichungen. Einige Eigenschaften von Lösungen der Wärmegleichung ähneln den Eigenschaften von Lösungen der Laplace-Gleichung, was ihrer physikalischen Bedeutung entspricht, da die Laplace-Gleichung insbesondere eine stationäre Temperaturverteilung beschreibt. Die Wärmeleitungsgleichung wurde abgeleitet und erstmals 1822 im berühmten . untersucht Arbeit J. Fourier "Analytische Wärmetheorie", die eine wichtige Rolle bei der Entwicklung von Methoden der mathematischen Physik und der Theorie der trigonometrischen Reihen spielte.

Die Wellengleichung beschreibt verschiedene Wellenprozesse, insbesondere die Ausbreitung von Schallwellen. Es spielt eine wichtige Rolle in der Akustik. Dies ist ein Vertreter der Klasse der sogenannten hyperbolischen Gleichungen.

Das Studium der Grundgleichungen der mathematischen Physik ermöglichte es, Gleichungen und Systeme nach physikalischen Ableitungen zu klassifizieren. ICH G. In den 1930er Jahren identifizierte und untersuchte Petrovsky erstmals die Klassen der elliptischen, parabolischen und hyperbolischen Systeme, die heute seinen Namen tragen. Dies sind derzeit die am besten untersuchten Klassen von Gleichungen.

Es ist wichtig anzumerken, dass zur Überprüfung der Korrektheit des mathematischen Modells Existenztheoreme für Lösungen der entsprechenden Differentialgleichungen sehr wichtig sind, da das mathematische Modell nicht immer für ein bestimmtes Phänomen adäquat ist und die Existenz einer Lösung für a ein reales Problem (physikalisch, chemisch, biologisch) impliziert nicht die Existenz einer Lösung des entsprechenden mathematischen Problems.

Eine wichtige Rolle in der Entwicklung der Theorie der Differentialgleichungen spielt derzeit der Einsatz moderner elektronischer Rechenmaschinen... Das Studium von Differentialgleichungen erleichtert oft die Möglichkeit, ein Computerexperiment durchzuführen, um bestimmte Eigenschaften ihrer Lösungen zu identifizieren, die dann theoretisch begründet werden und als Grundlage für weitere theoretische Forschungen dienen können.

Das Computerexperiment hat sich auch zu einem leistungsstarken Werkzeug für die theoretische Forschung in der Physik entwickelt. Es wird über ein mathematisches Modell eines physikalischen Phänomens durchgeführt, aber gleichzeitig werden andere Parameter mit einigen Parametern des Modells berechnet und Rückschlüsse auf die Eigenschaften des untersuchten physikalischen Phänomens gezogen. Der Zweck des Computerexperiments besteht darin, mit der erforderlichen Genauigkeit unter Verwendung eines Computers in kürzester Computerzeit eine adäquate quantitative Beschreibung des untersuchten physikalischen Phänomens zu konstruieren. Ein solches Experiment basiert sehr oft auf der numerischen Lösung eines Systems partieller Differentialgleichungen. Daraus ergibt sich die Verbindung der Theorie der Differentialgleichungen mit der Computermathematik und insbesondere mit so wichtigen Abschnitten wie der Methode der finiten Differenzen, der Methode der finiten Elemente und anderen.

Das erste Merkmal der Theorie der Differentialgleichungen ist also ihre enge Verbindung mit Anwendungen. Mit anderen Worten, wir können sagen, dass die Theorie der Differentialgleichungen aus Anwendungen geboren wurde. In diesem Abschnitt - der Theorie der Differentialgleichungen - fungiert die Mathematik zunächst als integraler Bestandteil der Naturwissenschaften, auf dem die Schlussfolgerung und das Verständnis quantitativer und qualitativer Gesetze, die den Inhalt der Naturwissenschaften ausmachen, basieren.

Es ist die Naturwissenschaft, die eine bemerkenswerte Quelle neuer Probleme für die Theorie der Differentialgleichungen ist, sie bestimmt weitgehend die Richtung ihrer Forschung, gibt dieser Forschung die richtige Ausrichtung. Darüber hinaus können sich Differentialgleichungen nicht isoliert von physikalischen Problemen fruchtbar entwickeln. Und das nicht nur, weil die Natur reicher ist als die menschliche Vorstellungskraft. Entwickelt in letzten Jahren die Theorie der Unentscheidbarkeit einiger Klassen partieller Differentialgleichungen zeigt, dass selbst sehr einfache lineare partielle Differentialgleichungen mit unendlich differenzierbaren Koeffizienten keine einzige Lösung haben können, nicht nur in üblicher Sinn, sondern auch in den Klassen der verallgemeinerten Funktionen und in den Klassen der Hyperfunktionen, weshalb für sie keine sinnvolle Theorie konstruiert werden kann (die Theorie der verallgemeinerten Funktionen, die den Grundbegriff der mathematischen Analysis verallgemeinert - den Funktionsbegriff , entstand in der Mitte unseres Jahrhunderts durch die Werke von SL. Sobolev und L. Schwartz).

Das Studium partieller Differentialgleichungen im allgemeinen Fall ist eine so schwierige Aufgabe, dass, wenn jemand zufällig eine sogar lineare partielle Differentialgleichung schreibt, mit hoher Wahrscheinlichkeit kein Mathematiker etwas dazu sagen und insbesondere herausfinden kann, ob diese Gleichung hat mindestens eine Lösung.

Die Probleme der Physik und anderer Naturwissenschaften liefern der Theorie der Differentialphysik Probleme, aus denen inhaltsreiche Theorien erwachsen. Es kommt aber auch vor, dass eine mathematische Forschung, die im Rahmen der Mathematik selbst entstanden ist, nach einiger Zeit nach ihrer Implementierung durch deren vertieftes Studium Anwendung bei spezifischen physikalischen Problemen findet. Ein solches Beispiel ist das Tricomi-Problem für gemischte Gleichungen, das mehr als ein Vierteljahrhundert nach seiner Lösung wichtige Anwendungen in Problemen der modernen Gasdynamik bei der Untersuchung von Überschallgasströmungen fand.

F. Klein schrieb in seinem Buch "Vorlesungen über die Entwicklung der Mathematik im 19. Jahrhundert", dass "die Mathematik dem physikalischen Denken auf den Fersen ist und umgekehrt die stärksten Impulse aus den Problemen der Physik erhielt".

Das zweite Merkmal der Theorie der Differentialgleichungen ist ihre Beziehung zu anderen Zweigen der Mathematik, wie der Funktionalanalysis, Algebra und Wahrscheinlichkeitstheorie. Die Theorie der Differentialgleichungen und insbesondere die Theorie der partiellen Differentialgleichungen verwendet die grundlegenden Konzepte, Ideen und Methoden dieser Gebiete der Mathematik in großem Umfang und beeinflusst darüber hinaus ihre Probleme und das Wesen der Forschung. Einige große und wichtige Zweige der Mathematik wurden durch Probleme in der Theorie der Differentialgleichungen zum Leben erweckt. Ein klassisches Beispiel für diese Wechselwirkung mit anderen Gebieten der Mathematik ist das Studium der Saitenschwingungen Mitte des 18. Jahrhunderts.

Die Saitenschwingungsgleichung wurde 1747 von D "Alambert abgeleitet. Er erhielt auch eine Formel, die eine Lösung dieser Gleichung liefert: u (t, x) = F1 (x + t) + F2 (x - t), wobei F1 und F2 willkürlich Euler hat dafür eine Formel erhalten, die bei gegebenen Anfangsbedingungen eine Lösung dafür liefert (Cauchy-Problem) (Diese Formel heißt jetzt Alambert-Formel.) Es stellte sich die Frage, welche Funktionen als Lösung zu betrachten sind. Euler glaubte, dass es sich um eine frei gezeichnete Kurve handeln könnte. D "Alambert glaubte, dass die Lösung in einem analytischen Ausdruck geschrieben werden sollte. D. Bernoulli argumentierte, dass alle Lösungen in Form von trigonometrischen Reihen dargestellt werden. D" Alambert und Euler stimmten ihm nicht zu. Im Zusammenhang mit diesem Streit stellten sich die Probleme der Klärung des Funktionsbegriffs, wesentliches Konzept mathematische Analyse sowie die Frage nach den Bedingungen für die Darstellbarkeit einer Funktion in Form einer trigonometrischen Reihe, die später von Fourier, Dirichlet und anderen bedeutenden Mathematikern betrachtet wurde und deren Studium zur Entstehung der Theorie der trigonometrische Reihe. Wie Sie wissen, führte die Entwicklung der Theorie der trigonometrischen Reihen zur Entwicklung der modernen Maßtheorie, Mengenlehre und Funktionentheorie.

Bei der Untersuchung spezifischer Differentialgleichungen, die bei der Lösung physikalischer Probleme entstehen, wurden oft Methoden geschaffen, die eine große Allgemeingültigkeit aufweisen und ohne strenge mathematische Begründung auf ein breites Spektrum mathematischer Probleme angewendet wurden. Solche Verfahren sind beispielsweise das Fourier-Verfahren, das Ritz-Verfahren, das Galerkin-Verfahren, Verfahren der Störungstheorie und andere. Die Effektivität der Anwendung dieser Methoden war einer der Gründe für Versuche, sie mathematisch rigoros zu begründen. Dies führte zur Schaffung neuer mathematischer Theorien, neuer Forschungsrichtungen. So entstanden die Theorie des Fourier-Integrals, die Theorie der Entwicklung in Eigenfunktionen und darüber hinaus die Spektraltheorie der Operatoren und andere Theorien.

In der ersten Entwicklung der Theorie der gewöhnlichen Differentialgleichungen bestand eines der Hauptprobleme darin, eine allgemeine Lösung in Quadraturen zu finden, d. h. durch Integrale bekannter Funktionen (Euler, Riccati, Lagrange, D "Alambert usw.) die Probleme der Integration von Differentialgleichungen mit konstanten Koeffizienten hatten großen Einfluss auf die Entwicklung der linearen Algebra. 1841 zeigte Liouville, dass die Riccati-Gleichung y "+ a (x) y + b (x) y2 = c (x) in der Regel in Quadraturen gelöst werden." Das Studium der kontinuierlichen Transformationsgruppen im Zusammenhang mit Problemen der Integration von Differentialgleichungen führte zur Entstehung der Theorie der Lie-Gruppen.

Der Beginn der qualitativen Theorie der Differentialgleichungen wurde gelegt in funktioniert der berühmte französische Mathematiker Poincaré. Diese Studien von Poincaré über gewöhnliche Differentialgleichungen führten ihn zur Schaffung der Grundlagen der modernen Topologie.

Differentialgleichungen stehen also sozusagen an der Kreuzung mathematischer Wege. Einerseits führen neue wichtige Fortschritte in Topologie, Algebra, Funktionalanalysis, Funktionstheorie und anderen Gebieten der Mathematik sofort zu Fortschritten in der Theorie der Differentialgleichungen und finden so einen Weg zu Anwendungen. Andererseits führen die in der Sprache der Differentialgleichungen formulierten Probleme der Physik zu neuen Richtungen in der Mathematik, führen zur Notwendigkeit, den mathematischen Apparat zu verbessern, führen zu neuen mathematischen Theorien, die interne Entwicklungsgesetze haben, ihre eigene Probleme.

In seinen "Vorträgen zur Entwicklung der Mathematik im 19. Jahrhundert" schrieb F. Klein: "Die heutige Mathematik gleicht der Waffenproduktion in Friedenszeiten. Muster begeistern den Fachmann. Der Zweck dieser Dinge tritt in den Hintergrund."

Trotz dieser Worte kann man sagen, dass man für die "Abrüstung" der Mathematik nicht stehen kann. Erinnern Sie sich zum Beispiel daran, dass die alten Griechen konische Abschnitte studierten, lange bevor entdeckt wurde, dass sich Planeten entlang ihnen bewegten. Tatsächlich fand die von den alten Griechen entwickelte Theorie der Kegelschnitte fast zweitausend Jahre lang keine Anwendung, bis Kepler sie verwendete, um eine Theorie der Bewegung von Himmelskörpern zu erstellen. Basierend auf Keplers Theorie schuf Newton die Mechanik, die die Grundlage aller Physik und Technologie ist.

Ein weiteres solches Beispiel ist die Gruppentheorie, die Ende des 18. Jahrhunderts (Lagphysik 1771) in den Tiefen der Mathematik selbst entstand und erst Ende des 19. Theoretische Physik und andere Naturwissenschaften. Zurück in die Gegenwart stellen wir fest, dass in der Union der Sozialistischen Sowjetrepubliken () auch aufgrund des hohen theoretischen Entwicklungsstandes der Mathematik in unserem Land die wichtigsten wissenschaftlichen und technischen Probleme wie die Beherrschung der Atophysikenergie, der Raumfahrt erfolgreich gelöst wurden .

Damit ist in der Theorie der Differentialgleichungen die Hauptentwicklungslinie der Mathematik deutlich nachgezeichnet: vom Konkreten und Besonderen über die Abstraktion zum Konkreten und Besonderen.

Wie bereits erwähnt, wurden im 18. und 19. Jahrhundert hauptsächlich konkrete Gleichungen der mathematischen Physik untersucht. Von Gesamtergebnis Theorie der partiellen Differentialgleichungen in diesem Zeitraum Zu beachten sind die Konstruktion der Theorie der partiellen Differentialgleichungen erster Ordnung (Monge, Cauchy, Charpy) und der Satz von Kovalevskaya.

Die Sätze über die Existenz einer analytischen (d. h. als Potenzreihe darstellbaren) Lösung sowohl für gewöhnliche Differentialgleichungen als auch für lineare Systeme partieller Differentialgleichungen wurden bereits von Cauchy bewiesen (Cauchy, 1789 - 1857). Diese Fragen wurden von ihm in mehreren Artikeln diskutiert. Aber Cauchys Werke waren Weierstrass nicht bekannt, der S.V. Kovalevskaya beschäftigte sich als Dissertation mit der Frage nach der Existenz analytischer Lösungen partieller Differentialgleichungen. (Ich stelle fest, dass Cauchy 789 Artikel und eine große Anzahl von Monographien veröffentlicht hat; sein Erbe ist enorm, daher ist es nicht verwunderlich, dass einige seiner Ergebnisse für einige Zeit unbemerkt bleiben konnten.) S.V. Kovalevskaya stützte sich in ihrer Arbeit auf die Weierstrass-Vorlesungen, in denen ein Problem mit Anfangsbedingungen für gewöhnliche Differentialgleichungen betrachtet wurde. Kovalevskayas Forschung gab der Frage nach der Lösbarkeit des Cauchy-Problems für partielle Differentialgleichungen und -systeme gewissermaßen einen abschließenden Charakter. Poincare schätzte diese Arbeit von Kovalevskaya sehr. Er schrieb: "Kovalevskaya hat den Beweis stark vereinfacht und dem Theorem seine endgültige Form gegeben."

Der Satz von Kovalevskaya nimmt einen wichtigen Platz in der modernen Theorie der partiellen Differentialgleichungen ein. Sie gehört vielleicht zu den ersten Plätzen in der Zahl der Anwendungen auf verschiedenen Gebieten der Theorie der partiellen Differentialgleichungen: Holmgrens Satz über die Eindeutigkeit der Lösung des Cauchy-Problems, der Existenzsatz zur Lösung des Cauchy-Problems für hyperbolische Gleichungen (Schauder, Petrovsky), die moderne Lösbarkeitstheorie linearer Gleichungen und viele andere Ergebnisse verwenden den Satz von Kovalevskaya.

Eine wichtige Errungenschaft der Theorie der partiellen Differentialgleichungen war die Entstehung der Theorie der Fredholm-Integralgleichungen um die Jahrhundertwende und die Lösung grundlegender Randwertprobleme für die Laplace-Gleichung. Es kann davon ausgegangen werden, dass die wichtigsten Ergebnisse der Entwicklung der Theorie der partiellen Differentialgleichungen des 19. Jahrhunderts in dem in den 1920er Jahren veröffentlichten Lehrbuch von E. Goursat "A Course in Mathematical Analysis" zusammengefasst wurden. Hervorzuheben ist der große Beitrag, den die Arbeiten von M.V. zur Theorie der Differentialgleichungen und der mathematischen Physik geleistet haben. Ostrogradsky über Variationsmethoden, die Werke von A.M. Lyapunov über die Potentialtheorie und die Theorie der Bewegungsstabilität, die Arbeiten von V.A. Steklov über Obophysik der Fourier-Methode und andere.

Die dreißiger und die folgenden Jahre unseres Jahrhunderts waren Zeitraum schnelle Entwicklung der allgemeinen Theorie der partiellen Differentialgleichungen. In den Werken von I.G. Petrovsky wurden die Grundlagen der allgemeinen Theorie der Systeme partieller Differentialgleichungen gelegt, Klassen von Gleichungssystemen identifiziert, die heute als elliptische, hyperbolische und Petrovsky-parabolische Systeme bezeichnet werden, ihre Eigenschaften untersucht und ihre charakteristischen Probleme untersucht.

Die Ideen der Funktionalanalysis begannen immer tiefer in die Theorie der partiellen Differentialgleichungen einzudringen. Das Konzept einer generalisierten Lösung wurde als Element eines bestimmten Funktionsraums eingeführt. Die Idee einer verallgemeinerten Lösung wurde in den Werken von S.L. systematisch umgesetzt. Sobolew. Im Zusammenhang mit dem Studium der Differentialgleichungen schuf Sobolev in den 1930er Jahren die Theorie der verallgemeinerten Funktionen, die in der modernen Mathematik und Physik eine überaus wichtige Rolle spielt. S. L. Sobolev hat eine Theorie aufgestellt Anhänge funktionale Räume, die derzeit Sobolev-Räume genannt werden. EIN. Tikhonov entwickelte eine Theorie der schlecht gestellten Probleme.

Hervorragend Beitrag Russische Mathematiker N.N. Bogolyubov, A. N. Kolmogorov, I. G. Petrowski, L. S. Pontryagin, S. L. Sobolew, A. N. Tichonow und andere.

Einfluss auf die Entwicklung der Theorie der partiellen Differentialgleichungen in unserer Land bot ein Seminar an, das in den 40er und 50er Jahren von I.G. Petrovsky, S. L. Sobolew, A. N. Tichonow. Eine bedeutende Rolle bei der Entwicklung der Theorie der partiellen Differentialgleichungen spielte der Problemübersichtsartikel von I.G. Petrovsky "Über einige Probleme in der Theorie der partiellen Differentialgleichungen", veröffentlicht 1946 in der Zeitschrift "Uspekhi Matematicheskikh Nauk". Es skizzierte den Stand der Theorie der partiellen Differentialgleichungen der damaligen Zeit und skizzierte die Wege ihrer weitere Entwicklung... Heute, fast 50 Jahre später, können wir sagen, dass die Entwicklung der Theorie der partiellen Differentialgleichungen genau dem Weg folgte, der in diesem wunderbaren Artikel skizziert wurde.

Gegenwärtig ist die Theorie der partiellen Differentialgleichungen eine reiche, stark verzweigte Theorie. Die Theorie der Randwertprobleme für elliptische Operatoren wird auf der Grundlage eines kürzlich geschaffenen neuen Apparats aufgebaut - die Theorie der Pseudodifferentialoperatoren, das Indexproblem wird gelöst, gemischte Probleme für hyperbolische Gleichungen werden untersucht. Eine wichtige Rolle in modernen Studien hyperbolischer Gleichungen spielen Fourier-Integraloperatoren, die den Fourier-Transformationsoperator auf den Fall verallgemeinern, dass die Phasenfunktion im Exponenten im Allgemeinen nichtlinear von unabhängigen Variablen und Frequenzen abhängt. Mit Hilfe von Fourier-Integraloperatoren wird die aus den klassischen Werken von Huygens stammende Frage nach der Erweiterung von Singularitäten von Lösungen von Differentialgleichungen untersucht. In den letzten Jahrzehnten wurden Bedingungen für die korrekte Angabe von Randwertproblemen gefunden und Fragen der Glattheit von Lösungen für elliptische und parabolische Systeme untersucht. Es werden nichtlineare elliptische und parabolische Gleichungen zweiter Ordnung und weite Klassen nichtlinearer Gleichungen erster Ordnung untersucht, das Cauchy-Problem für sie untersucht und eine Theorie der unstetigen Lösungen konstruiert. Das Navier-Stokes-System, das System der Grenzschichtgleichungen, die Gleichungen der Elastizitätstheorie, die Filtrationsgleichungen und viele andere wichtige Gleichungen der mathematischen Physik wurden eingehend untersucht.

Ein interessantes Beispiel für die Anziehung von Ideen und Werkzeugen aus anderen Bereichen der Mathematik ist die Lösung des Cauchy-Problems für die Korteweg-de-Vries-Gleichung in den letzten Jahren unter Verwendung des inversen Problems der Streutheorie. Auf Basis der resultierenden Methode werden neue Klassen integrierbarer nichtlinearer Gleichungen und Systeme gefunden. Eine wesentliche Rolle spielte dabei die Anwendung von Methoden der algebraischen Geometrie, die insbesondere die Integration der Yang-Mills-Gleichungen ermöglichte, die in der Quantenfeldtheorie eine wichtige Rolle spielen.

In den letzten Jahrzehnten ist ein neuer Zweig der Theorie partieller Differentialgleichungen entstanden und wird intensiv weiterentwickelt - die Theorie der Mittelung von Differentialoperatoren. Diese Theorie entstand unter dem Einfluss von Problemen in Physik, Kontinuumsmechanik und Technologie, insbesondere im Zusammenhang mit der Untersuchung von Verbundwerkstoffen (sehr heterogene Materialien, die derzeit in der Ingenieurtechnik weit verbreitet sind), porösen Medien und perforierten Materialien. Solche Probleme führen zu partiellen Differentialgleichungen mit schnell oszillierenden Koeffizienten oder in Gebieten mit komplexen Grenzen. Die numerische Lösung solcher Probleme ist äußerst schwierig. Eine asymptotische Analyse des Problems ist erforderlich, was zu Mittelungsproblemen führt.

Viele Arbeiten der letzten Jahre haben sich der Untersuchung des Verhaltens von Lösungen evolutionärer Gleichungen (dh Gleichungen, die zeitlich sich entwickelnde Prozesse beschreiben) mit unbegrenzter Zeitzunahme und den dabei entstehenden sogenannten Attraktoren gewidmet. Die Frage nach der Art der Glätte von Lösungen von Randwertproblemen in Gebieten mit nicht glatter Grenze zieht die Aufmerksamkeit der Forscher nach wie vor auf sich; eine Vielzahl von Arbeiten widmeten sich in den letzten Jahren der Untersuchung spezifischer nichtlinearer Probleme der mathematischen Physik.

In den letzten anderthalb bis zwei Jahrzehnten hat sich das Gesicht der qualitativen Theorie gewöhnlicher Differentialgleichungen dramatisch verändert. Eine der wichtigsten Errungenschaften ist die Entdeckung von Grenzregimen, die als Attraktoren bezeichnet werden.

Es zeigte sich, dass neben stationären und periodischen Grenzregimen auch ganz andere Grenzregime möglich sind, nämlich solche, bei denen jede einzelne Trajektorie instabil ist und das Erreichen eines bestimmten Grenzregimes selbst strukturstabil ist. Die Entdeckung und detaillierte Untersuchung solcher Grenzregime, Attraktoren genannt, für Systeme gewöhnlicher Differentialgleichungen erforderte die Einbeziehung der Mittel der Differentialgeometrie und -topologie, der Funktionalanalyse und der Wahrscheinlichkeitstheorie. Derzeit gibt es eine intensive Umsetzung dieser mathematischen Konzepte in Anwendungen. Beispielsweise werden die Phänomene beim Übergang einer laminaren in eine turbulente Strömung mit Zunahme der Reynolds-Zahlen durch einen Attraktor beschrieben. Die Untersuchung von Attraktoren wurde auch für partielle Differentialgleichungen durchgeführt.

Eine weitere wichtige Errungenschaft der Theorie der gewöhnlichen Differentialgleichungen war die Untersuchung der strukturellen Stabilität von Systemen. Bei der Verwendung eines mathematischen Modells stellt sich die Frage nach der Richtigkeit der Anwendung mathematischer Ergebnisse auf die Realität. Ist das Ergebnis sehr empfindlich gegenüber der kleinsten Modelländerung, dann führen beliebig kleine Modelländerungen zu einem Modell mit ganz anderen Eigenschaften. Solche Ergebnisse können nicht auf das untersuchte reale übertragen werden, da bei der Konstruktion eines Modells immer eine gewisse Idealisierung vorgenommen wird und die Parameter nur näherungsweise bestimmt werden.

Dies führte dazu, dass A.A. Andronov und L. S. Pontryagin zum Begriff der Rauheit eines Systems gewöhnlicher Differentialgleichungen oder zum Begriff der strukturellen Stabilität. Dieses Konzept erwies sich bei einer kleinen Dimension des Phasenraums (1 oder 2) als sehr fruchtbar, und hier wurden die Fragen der Strukturstabilität eingehend untersucht.

Smale zeigte 1965, dass es bei einer großen Dimension des Phasenraums Systeme gibt, in deren Umgebung es kein einziges strukturell stabiles System gibt, d. h. dass es bei einer kleinen Änderung des Vektorfeldes in a . bleibt gewisser Sinn, der dem ursprünglichen entspricht. Dieses Ergebnis ist von grundlegender Bedeutung für die qualitative Theorie der gewöhnlichen Differentialgleichungen, da es die Unentscheidbarkeit des Problems der topologischen Klassifikation von Systemen gewöhnlicher Differentialgleichungen zeigt und mit dem Satz von Liouville über die Unentscheidbarkeit von Differentialgleichungen in Quadraturen wertmäßig verglichen werden kann .

Zu den wichtigen Errungenschaften zählen der Bau von A.N. Kolmogorov-Störungstheorie Hamiltonscher Systeme, Begründung der Mittelungsmethode für Vielteilchensysteme, Entwicklung der Bifurkationstheorie, Störungstheorie, Theorie der Relaxationsschwingungen, weitere vertiefte Untersuchung der Lyapunov-Exponenten, Erstellung der Theorie optimale Kontrolle Prozesse, die durch Differentialgleichungen beschrieben werden.

Somit ist die Theorie der Differentialgleichungen derzeit ein äußerst inhaltsreicher, sich schnell entwickelnder Zweig der Mathematik, der eng mit anderen Gebieten der Mathematik und ihren Anwendungen verwandt ist.

Bourbaki, der über die Architektur der Mathematik spricht, charakterisiert ihren gegenwärtigen Zustand wie folgt:

"Schreibe jetzt Grund Ideeüber die mathematische Wissenschaft - bedeutet, ein solches Geschäft zu betreiben, das, wie es scheint, aufgrund der Weite und Vielfalt des betrachteten Materials von Anfang an auf fast unüberwindbare Schwierigkeiten stößt. Weltweit im Durchschnitt über ein Jahr veröffentlichte Aufsätze zur reinen Mathematik umfassen viele tausend Seiten. Sie haben natürlich nicht alle den gleichen Wert; dennoch stellt sich nach der Reinigung vom unvermeidlichen Abfall heraus, dass die mathematische Wissenschaft jedes Jahr mit einer Masse neuer Ergebnisse bereichert wird, einen immer vielfältigeren Inhalt erhält und sich ständig in Form von Theorien verzweigt, die unaufhörlich modifiziert, neu geordnet, verglichen werden und miteinander kombiniert. Kein Mathematiker ist in der Lage, diese Entwicklung in allen Einzelheiten nachzuzeichnen, auch wenn er all seine Aktivitäten diesem widmet. Viele der Mathematiker finden in irgendeiner Ecke der mathematischen Wissenschaft eine Anstellung, aus der sie nicht herauskommen wollen und nicht nur fast alles ignorieren, was ihren Forschungsgegenstand nicht betrifft, sondern nicht einmal die Sprache verstehen können und Terminologie ihrer Stipendiaten, deren Spezialität ihnen fern liegt.“ (N. Burbaki, „Essays on the history of Mathematics“, Moskau: IL, 1963)

Mir scheint jedoch, dass man die Bedeutung für die mathematische Forschung auch denen nicht leugnen kann, die sich "in der Hintergasse" der mathematischen Wissenschaft befinden. Der Hauptkanal der Mathematik wird wie die großen Flüsse hauptsächlich von kleinen Bächen gespeist. Große Entdeckungen, ein Durchbruch an der Forschungsfront werden sehr oft durch die akribische Arbeit sehr vieler Forscher bereitgestellt und vorbereitet. Alles, was gesagt wurde, gilt nicht nur für die gesamte Mathematik, sondern auch für einen ihrer umfangreichsten Abschnitte - die Theorie der Differentialgleichungen, die derzeit eine schwer überschaubare Sammlung von Fakten, Ideen und Methoden ist, die sehr nützlich sind für Anwendungen und Anregung der theoretischen Forschung in allen anderen Bereichen Mathematik.

Viele Zweige der Theorie der Differentialgleichungen sind so stark gewachsen, dass sie zu eigenständigen Wissenschaften geworden sind. Wir können sagen, dass die meisten Wege, die abstrakte mathematische Theorien und naturwissenschaftliche Anwendungen verbinden, über Differentialgleichungen führen. All dies verleiht der Theorie der Differentialgleichungen einen Ehrenplatz in der modernen Wissenschaft.

Normalerweise wird das Differential f als df bezeichnet, und sein Wert am Punkt x wird als dxf bezeichnet, und manchmal als dfx und df [x]. Einige Autoren ziehen es vor, df in aufrechter Schrift zu bezeichnen, um zu betonen, dass das Differential ein Operator ist.

Informelle Beschreibung des mathematischen Differentials

Betrachten Sie eine glatte Funktion f (x). Zeichnen wir eine Tangente an den Punkt x und legen wir auf diese Tangente ein Segment von solcher Länge, dass seine Projektion auf die x-Achse gleich Δx ist. Die Projektion dieses Segments auf die y-Achse wird als Differential der Funktion f (x) im Punkt x von Δx bezeichnet.

Somit kann das Differential als Funktion zweier Variablen x und Δx verstanden werden,

df / (x, ∆x) → dxf (∆x)

definiert durch das Verhältnis

dxf (Δx) = f "(x) Δx.

Definitionen.

Für Funktionen

Das Differential einer auf M definierten glatten reellwertigen Funktion f (M ist eine glatte Mannigfaltigkeit) ist eine 1-Form, die normalerweise mit df bezeichnet wird und durch die Beziehung

wobei Xf die Ableitung von f nach der Richtung des Vektors X im Tangentenbündel M bezeichnet.

Für Zuordnungen

Das Differential einer glatten Abbildung von einer glatten Mannigfaltigkeit zu einer Mannigfaltigkeit F / M → N ist eine Abbildung zwischen ihren Tangentenbündeln, dF / TM → TN, so dass für jede glatte Funktion g / N → R gilt

dF (X) g = X (Nebel)

wobei Xf die Ableitung von f in Richtung X bezeichnet. (Auf der linken Seite der Gleichheit nehmen wir die Ableitung in N der Funktion g nach dF (X); rechts in M ​​​​der Funktion F og bezüglich X).

Dieses Konzept verallgemeinert natürlich das Differential einer Funktion.

Zugehörige Definitionen

Eine glatte Abbildung F / M → N heißt Submersion, wenn für jeden Punkt x Є M das Differential d x F / T x M → T F (x) N surjektiv ist.

Eine glatte Abbildung F / M → N heißt glatte Immersion, wenn für jeden Punkt x Є M das Differential d x F / T x M → T F (x) N injektiv ist.

Eigenschaften

Das Differential der Zusammensetzung ist gleich der Zusammensetzung der Differentiale:

d (F o G) = d F o d G oder d x (F o G) = d G (x) F o d x G

Differential Automobil

Differential Ist ein mechanisches Gerät, das die Rotation von einer Quelle auf zwei unabhängige Empfänger so überträgt, dass die Winkelgeschwindigkeiten der Rotation der Quelle und beider Verbraucher können in Bezug zueinander unterschiedlich sein und ihr Verhältnis kann nicht konstant sein.

Differential- dies (von lateinisch differentia - Differenz, Differenz), einer der Grundbegriffe der Differentialrechnung. ... (Moderne Enzyklopädie)

Differential Ist der Name des Differentialmechanismus im Antrieb der Antriebsräder eines Autos, Traktors oder anderen Radfahrzeuge... Das gebräuchlichste Differential mit Kegelrädern ... (Großes Enzyklopädisches Wörterbuch)

Zweck des Autodifferentials

Bei Automodellen und Karts befinden sich die Antriebsräder auf derselben gemeinsamen Achse. Es ist in Ordnung, wenn Automobil fährt geradeaus. Bei Kurvenfahrt legt das Innenrad jedoch einen kürzeren Weg zurück als das Außenrad, sodass diese Konstruktion zu einem Durchrutschen des Innenrads führt, was sich insbesondere bei hohen Geschwindigkeiten negativ auf das Fahrverhalten des Fahrzeugs auswirkt. Damit sich die Antriebsräder asynchron drehen, wird ein Differential verwendet.

Differenzialbelegung:

Überträgt das Drehmoment vom Motor auf die Antriebsräder.

Dient als zusätzliches Herunterschalten.

Ermöglicht das Drehen der Räder mit unterschiedlichen Winkelgeschwindigkeiten (daher hat das Differenzial seinen Namen).

Position des Autodifferentials

Bei Fahrzeugen mit einer Antriebsachse befindet sich das Differenzial auf der Antriebsachse. Bei Fahrzeugen mit Tandem-Antriebsachse gibt es zwei Differenziale, eines an jeder Achse. Bei Geländefahrzeugen mit abschaltbarem Allradantrieb ein Differenzial an jeder Achse. Es wird nicht empfohlen, solche Autos auf Straßen mit Allradantrieb zu fahren. Bei Fahrzeugen mit Allradantrieb gibt es drei Differenziale: eines an jeder Achse (zwischen den Achsen), plus eines verteilt das Drehmoment zwischen den Achsen (Mitte). Mit drei oder vier Antriebsachsen ( Radformel 6CH6 oder 8CH8), wird ein weiteres Zwischenträgerdifferential hinzugefügt.

Kfz-Differentialgerät

Oldtimer-Differentiale basieren auf Planeten. Die Kardanwelle dreht das Getriebe durch das Kegelrad, das Getriebe dreht die Halbwellen durch unabhängige Zahnräder. Ein solcher Eingriff hat nicht einen, sondern zwei Freiheitsgrade, und jede der Halbachsen dreht sich so schnell sie kann. Lediglich die Gesamtdrehzahl der Halbachsen ist konstant.

Problem mit dem Gleitrad

Wenn bei einem herkömmlichen Differenzial eines der Räder auf Eis oder in der Luft ist, dreht sich dieses Rad (während das zweite Rad, das auf festem Boden steht, stillsteht; es wäre logischer, Drehmoment darauf zu übertragen). .

Ebenso ist bei einem Rennwagen das innere Rad bei Kurvenfahrt schwächer als das äußere Rad, so dass zu wenig Drehmoment auf das äußere Rad übertragen wird, während das innere Rad kurz vor dem Durchrutschen steht.

Somit verschlechtert das Problem eines Schleuderrades die Handhabung und das Aufschwimmen des Fahrzeugs.

Möglichkeiten, das Problem eines rutschenden Rades zu lösen. Manuelle Differenzialsperre

Auf Befehl aus der Kabine werden die Differentialgetriebe gesperrt und die Räder drehen sich synchron. So kann das Differenzial auf klebrigem Untergrund gesperrt und die Sperre auf Asphalt deaktiviert werden. Es wird in Geländefahrzeugen und Geländefahrzeugen verwendet.

Beim Fahren solcher Fahrzeuge darf die Sperre nicht aktiviert werden, wenn Automobil bewegt. Sie müssen auch wissen, dass das vom Motor erzeugte Drehmoment so groß ist, dass es das Gesperre oder die Achswelle brechen kann. Das Sperrdifferential kann nur bei niedrigen Geschwindigkeiten und nur in schwierigem Gelände gefahren werden. Ein Blockieren, insbesondere an der Vorderachse, wirkt sich negativ auf das Fahrverhalten aus.

Elektronische Differenzialsteuerung

Bei SUVs mit Traktionskontrolle (TRC und andere) wird bei Schlupf eines der Räder durch die Betriebsbremse gebremst.

Eine ähnliche Lösung kam 1998 in der Formel 1 im McLaren-Team zum Einsatz: Bei Kurvenfahrt wurde das kurveninnere Rad von der Betriebsbremse abgebremst. Dieses System wurde schnell verboten, doch in der Formel 1 setzte sich die Konstruktion eines Reibungsdifferentials durch, bei dem die Reibung zusätzlich von einem Computer gesteuert wird. 2002 wurden die technischen Vorschriften verschärft; von diesem Jahr bis heute sind in der Formel 1 nur noch Differenziale der einfachsten Art erlaubt.

Der Vorteil der elektronischen Steuerung besteht darin, dass sie die Traktion in Kurven erhöht und der Grad der Blockierung nach den Wünschen des Fahrers eingestellt werden kann. Auf der Geraden geht die Motorleistung überhaupt nicht verloren. Der Nachteil besteht darin, dass die Sensoren und Aktoren eine gewisse Trägheit aufweisen und ein solches Differential unempfindlich gegenüber sich schnell ändernden Straßenbedingungen ist.

Das selbstsperrende Differenzial entscheidet, wie der Name schon sagt, wann es einrasten soll. Dies wird durch die Differenz der Drehzahlen der Antriebsräder bestimmt. Wenn das Unterschied klein ist (bewegt sich in einer Kurve), dann verhält sich das Differential wie ein normales "offen", aber sobald eines der Räder blockiert, nimmt die Winkelgeschwindigkeitsdifferenz der Räder stark zu und die Sperre wird aktiviert. Technisch kann dies auf unterschiedliche Weise erfolgen, die gängigsten sind jedoch Scheibe (Reibung, erhöhte Reibung, LSD), Viskose (Viskosekupplungen) und Schraube (Schnecke).

Reibungsselbstsperrendes Differential

Diese Art von Differential (wie auch die Viskosekupplung) beruht darauf, dass sich auf einer geraden Halbachse synchron mit dem Rotor dreht, aber in der Drehung erscheint es Unterschied bei Winkelgeschwindigkeiten.

Zwischen Rotor 2 und Halbachse 4 ist eine Reibungskupplung ausgeführt (je nach Ausführung kann die Kupplung auf einer oder zwei Halbachsen montiert werden; die Fahrleistung wird dadurch nicht beeinträchtigt). Wenn sich das Auto geradeaus bewegt, drehen sich Rotor und Achswelle mit der gleichen Geschwindigkeit und es gibt keine Reibung. Je größer der Geschwindigkeitsunterschied der Halbachsen ist, desto höher ist die Reibungskraft.

Der effizienteste Differentialtyp erfordert regelmäßige Wartung und wird daher nie auf eingestellt Serienautos(nur Sport und abgestimmt).

Viskosekupplung Es hat seinen Namen von lat. viskos - viskos. Seine Hauptelemente sind:

Gehäuse und Welle mit Dichtungen abgedichtet.

Scheiben, von denen eine Hälfte mit dem Körper, die andere mit der Welle verzahnt ist. Die Scheiben haben Kanäle und Löcher, um die Viskosität der Reibung der Flüssigkeit zu erhöhen.

Silikon (organosilicium) Flüssigkeit, die eine hohe Viskosität hat und den Körper zu 80-90% ausfüllt.

Vereinfachte Version Reibungsdifferenzial... Auf einer der Achswellen befindet sich ein mit einer viskosen Flüssigkeit gefüllter Behälter. In diese Flüssigkeit werden zwei Packungen Scheiben getaucht; einer ist mit dem Rotor verbunden, der zweite mit der Halbachse. Wie mehr Unterschied bei den Radgeschwindigkeiten, je größer der Unterschied in den Rotationsgeschwindigkeiten der Scheiben und desto größer der viskose Widerstand.

Der Vorteil dieser Konstruktion ist Einfachheit und geringe Kosten. Nachteilig ist, dass die Visco-Kupplung eher träge ist und sich komplett im Gelände verweigert. Gut Fahrleistung die Viskose-Kupplung bietet keine und wird nur bei "SUVs" (SUVs, die Geländetauglichkeit wegen des Komforts opfern) zwischen den Achsen verwendet. Zum Einbau als Axiales Differential Dieses Design ist zu umständlich.

Manchmal wird anstelle des Differenzials ein Kegelradgetriebe mit einer Viskosekupplung auf einer der Achswellen verbaut.

Es ist gut geeignet für den Einsatz in instabilen Umgebungen. Straßenbelag(Schnee, Eis, flacher Schlamm), im realen Gelände sind ihre Fähigkeiten jedoch alles andere als überragend: Die Visco-Kupplung kommt mit ständigen Änderungen der Haftungszustände von Brücken zum Boden nicht zurecht, sie wird beim Einschalten verzögert , überhitzt und versagt. Daher wird eine solche Lösung am häufigsten bei rein "zivilen" Straßenfahrzeugen verwendet, bei denen das Blockieren unvollständig und nicht lange erforderlich ist. Aber im Gegensatz zu Scheiben gehört es zur Standardausrüstung vieler Fahrzeuge mit Allradantrieb. Ein solches Schema war zum Beispiel beim Mitsubishi Eclipse GSX-Getriebe, Allrad-Subaru mit Schaltgetriebe, sowie im BMW 325ix und Allradantrieb Toyota Celica Turbo.

Die Viskosekupplung überträgt das ihr zugeführte Drehmoment aufgrund der inneren Reibung in der Flüssigkeit zwischen den Scheiben. Bei gleichen Drehzahlen überträgt die Kupplung einen kleinen Teil der Kraft (5-7%). Wenn die angetriebenen Scheiben den führenden hinterherhinken, wird die Flüssigkeit gemischt, ihre Temperatur und Viskosität steigen, sie dehnt sich aus und komprimiert die Luft. Wenn sie fast vollständig komprimiert ist, steigt der Kupplungsdruck stark an, wodurch sich die Scheiben axial entlang der Keilverzahnung bewegen, bis sie in mechanischen Kontakt kommen. Dies führt zu einem starken Anstieg der übertragener Moment("Hump-Effekt"), der das Fahrverhalten des Fahrzeugs beeinträchtigen kann. Durch die Rotation wird es aufgrund der mechanischen Reibung übertragen, die Temperatur und dementsprechend der Druck des Fluids nehmen allmählich ab, die Scheiben kommen aus dem mechanischen Kontakt. Die Visco-Kupplung kann als eigenständige Einheit zwischen den Antriebsachsen oder „eingebaut“ in das Kegeldifferenzial eingebaut werden.

Nocken/Getriebe selbstsperrendes Differential

Das Funktionsprinzip ist ähnlich, jedoch sind die Achswellen durch ein Zahnrad- oder Nockenpaar verbunden. Wenn also eines der Räder durchrutscht, wird das Differential abrupt blockiert. Daher wird ein solches System nur in Militär- und Spezialgeräten (z. B. in Schützenpanzern) eingesetzt, bei denen eine hohe Zugkraft und eine hohe Haltbarkeit auf Kosten der Steuerbarkeit erforderlich sind.

Anstelle des klassischen Planetengetriebes werden Nocken oder Zahnradpaare verwendet, die bei geringem Unterschied in den Winkelgeschwindigkeiten der Achswellen die Fähigkeit haben, sich gegenseitig zu drehen (zu springen) und beim Durchrutschen die Achse verkeilen und blockieren Wellen miteinander. Es ist nicht schwer vorstellbar, was mit dem Auto passiert, wenn eine solche Sperre in einer Ecke ausgelöst wird. Einige Exemplare schalten einfach eine der Halbachsen ab, wenn ein kleiner Geschwindigkeitsunterschied auftritt (durch den Einsatz von Freilaufkupplungen). Deshalb werden normalerweise nur Differentiale von militärischen und Spezialausrüstung(Gepanzerte Mannschaftswagen usw.)

Hydro-Rotor-Selbstsperrdifferenzial

Ein Versuch, die Effizienz und Haltbarkeit des Reibungsdifferentials zu verbessern. Wenn ein Unterschied in den Winkelgeschwindigkeiten auftritt, pumpt die Pumpe Flüssigkeit in den Zylinder und der Kolben komprimiert das Reibpaket, wodurch das Differential blockiert wird.

Hypoid-Selbstsperrdifferentiale

Es gibt drei Arten solcher Differentiale. Alle basieren auf der Eigenschaft eines Hypoidgetriebes oder Schneckengetriebes, bei einem bestimmten Drehmomentverhältnis zu „klemmen“. Diese Differentiale übertragen den größten Teil des Drehmoments (bis zu 80%) auf das rutschfeste Rad.

Es gibt zwei weitere Arten von Differentialen, die auf dieser Eigenschaft basieren: das Quaife-Differential und das planetarische Differential.

Sie werden in Geländefahrzeugen und Rennwagen eingesetzt. Nachteile: Komplexität; größere Verlustleistung als herkömmliches Differential.

Doppelpumpensystem

Das Dual Pump System ist ein System mit zwei Pumpen, das automatisch eine zweite Achse zuschaltet, wenn eine fehlt. Wird in Honda-Allradantriebssystemen verwendet. Vorteile: arbeitet automatisch, spart bei guter Straße. Nachteile: eingeschränkte Manövrierfähigkeit, Schwierigkeiten, Abschleppbeschränkungen.

Differential Torsen

Das Torsen-Differential wurde 1958 von dem Amerikaner Vernon Gleesman erfunden. Sie hat die Vorteile einer Viskosekupplung und hat keine Nachteile. Name Torsen kommt aus dem Englischen. Drehmomentempfindlich. Torsen - JTEKT Torsen North America Inc.

Die Konstruktion des Thorsen-Differentials basiert auf Schneckenrädern, die sich auf verschiedenen Achsen drehen. Jedes Seitenrad ist ein Schneckenrad mit Spline-Verbindung mit Wochenendpokalen. Im Inneren befinden sich 2 oder 3 Sätze von Planeten-Schneckenrädern (so genannte Elementräder) senkrecht zur Achse der Seitenräder. Jeder Satz besteht aus 2 Schneckenrädern, die durch angetriebene Zahnräder miteinander verbunden sind und mit Seitenzahnrädern kämmen. Somit sind die beiden Seitenräder mittels elementarer Schneckenräder miteinander verbunden.

Wenn sich die Radhaftung ändert, ändert sich der Druck zwischen den Elementzahnrädern und den Seitenzahnrädern, wodurch sich das Elementpaar gegenläufig dreht und das Drehmoment auf die andere Seite verlagert wird. Im Gegensatz zu anderen Designs funktionieren Drehmomentaufnehmer in praktisch jeder Umgebung. Auch wenn sich die Räder mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten drehen (Kurvenfahrt, Durchfahren von Unebenheiten), erhalten sie immer noch Drehmoment basierend auf der Traktion.

Differenzialrechnung für Geländewagen

In einem Auto mit Antrieb auf einer Achse wird nur ein Differential verwendet, Zwischenrad, in einem Allradfahrzeug sind es sogar drei - zwei Zwischenräder und ein Zwischenachsgetriebe. Das Gerät ist notwendig und nützlich. Tatsache ist, dass das Auto nicht nur so konzipiert ist, dass es sich geradlinig bewegt, sondern sich auch entlang einer gekrümmten Bahn bewegen kann - also um sich zu wenden. Jeder, der sich die Mühe gemacht hat, über diese Frage nachzudenken, wird leicht feststellen, dass zwei Räder derselben Achse beim Wenden eine unterschiedliche Wegstrecke zurücklegen, was bedeutet, dass ihre Rotationsgeschwindigkeit auch unterschiedlich sein sollte. Diese Differenz wird durch das Differential bereitgestellt. Diese wichtige Funktion, die die Beherrschbarkeit des Autos in einer Kurve erhöht, erhöht die "Kilometerleistung" der Reifen, reduziert Wahrscheinlichkeit rutschen und so weiter.

Trotzdem gibt es Autoleben Momente, in denen das Differential beginnt, die Bewegung zu stören. Trifft eines der beiden Antriebsräder auf einen rutschigen Untergrund, sinkt der Drehwiderstand stark, die Haftung nimmt ab und das Rad kann nicht mehr die nötige Traktion aufbringen. Ein solches Rad beginnt zu rutschen und dreht sich schneller als nötig. In diesem Fall kann das zweite Rad ganz anhalten. Das ist alles - raus und schieben! Und hier wäre es schön, genau dieses Differenzial irgendwie "abzuschalten", um das Auto mit allen Antriebsrädern abschieben zu lassen. Und eigentlich gibt es dafür solche technisches Phänomen als "Differentialsperre". Schlösser werden sowohl bei Geländefahrzeugen als auch bei Sportwagen eingesetzt - also dort, wo aus verschiedenen Gründen eine große Wahrscheinlichkeit rutschen. Technische Grundlagen es gibt sehr viele Sperren, aber lassen Sie uns zunächst die Erinnerung an das Gerät des üblichen, dh "offenen" Differentials auffrischen.

Das Differenzial ist im Achsantriebsgehäuse eingebaut und erhält das Drehmoment von seinem Abtriebsrad. Im Differentialgehäuse befinden sich Kegelritzel. Sie kämmen mit den auf den Achswellen befestigten Zahnrädern, die wiederum die Antriebsräder drehen. Beim Fahren auf einer ebenen und geraden Straße sind die Winkelgeschwindigkeiten der Räder gleich und die Satelliten drehen sich nicht um ihre Achse. Bei Kurvenfahrten oder beim Überfahren von Bodenwellen, wenn die Räder rechts und links einen unterschiedlichen Weg zurücklegen, beginnen die Satelliten zu rotieren und verteilen das Drehmoment neu. Im Allgemeinen ist das Gerät nicht sehr kompliziert. Das Prinzip des Blockierens sieht auch offensichtlich aus - stoppen Sie die Rotation der Satelliten und das war's. Dies kann jedoch auf verschiedene Weise erfolgen.

Zwangsdifferentialsperre

Der einfachste Weg, das Differential zu blockieren, ist erzwungen. Der Fahrer mit einem speziellen Antrieb (mechanisch, pneumatisch oder sogar elektrisch) stoppt die Drehung der Satelliten für eine Weile und die Räder des Autos beginnen sich mit der gleichen Geschwindigkeit zu drehen. Diese Methode wird am häufigsten bei SUVs verwendet. Das System ist einfach, zuverlässig und hocheffizient. Einziges Manko sind ein paar Hebel in der Kabine, mit denen der Fahrer die Sperre je nach Straßenlage rechtzeitig ein- und ausschalten muss. Allerdings in moderne Autos Hebel werden oft durch Knöpfe ersetzt. Das Hauptmerkmal bleibt jedoch - die Entscheidung, die Sperre zu aktivieren, wird vom Fahrer getroffen und umgesetzt.

Zwangsblockierung ist gut für echte Geländewagen, die tiefe Abgründe russischer Freiflächen stürmen. Wirksam und zuverlässig im Schlamm, ist es für Straßenfahrten völlig ungeeignet, daher ist das rechtzeitige Lösen der Sperre genauso wichtig wie das Einschalten, denn mit einem gesperrten Differential verbraucht das Auto mehr Kraftstoff, es hat einen starken Reifenverschleiß und in eine scharfe Kurve wird die blockierte Achse sicherlich bringen ... Daher erschien im Zeitalter der universellen Automatisierung natürlich ein selbstsperrendes Differential.

Bei dieser Art der Blockierung hört das Differential tatsächlich auf, seine Funktionen zu erfüllen, und wird zu einer einfachen Kupplung, die die Achswellen (oder Kardanwellen) starr miteinander verbindet und die Drehung mit gleicher Winkelgeschwindigkeit ständig auf sie überträgt. Vollständig blockieren klassisches Differential, reicht es aus, entweder die Möglichkeit der axialen Drehung der Satelliten zu blockieren oder den Differentialtopf starr mit einer der Achswellen zu verbinden. Gleichzeitig ist der Planetenmechanismus blockiert und verteilt das Drehmoment nicht entlang der Achsen. Die auf die Achswellen übertragenen Drehmomente hängen direkt von der Haftung der einzelnen Räder an der Straße ab. Das Bild zeigt das Sperrschema der ARB-Organisation für die Differential Bridge, bei dem die Satelliten blockiert werden. Die Sperrverbindung wird durch einen vom Fahrer aus dem Fahrgastraum gesteuerten Antrieb realisiert. Als Aktuatoren kommen hauptsächlich folgende Typen zum Einsatz: pneumatisch, elektrisch, hydraulisch oder mechanisch. Diese Art der Blockierung wird sowohl für Brücken- als auch für Mittendifferentiale verwendet. Aufgrund der Tatsache, dass ein vollständig gesperrtes Differential das erhaltene Drehmoment NICHT gleichmäßig auf die Achsen verteilt, erhöht sich bei einem starken Haftungsverlust eines der Räder das übertragene Drehmoment auf die Achswelle eines Rades mit guter Haftung scharf. Daher ist es notwendig, solche Verriegelungen sehr sorgfältig zu verwenden, da die Kraft des Motors völlig ausreicht, um den Verriegelungsmechanismus zu "stören" oder die Achswelle zu brechen. Es ist ratsam, solche Schlösser nur bei niedrigen Geschwindigkeiten für die Bewegung in schwierigem Gelände zu verwenden, da beim Einsatz in Brücken (insbesondere in Lenkungen) das Auto sehr an Kontrollierbarkeit verliert. Sie können diese Art der Sperrung nur aktivieren, wenn das Auto steht. In der Regel vollwertig Rahmen SUVs wie Toyota Land Cruiser, 4Runner (Hilux Surf), Mercedes G-Klasse usw.

Scheibendifferenzialsperre

Das Hauptdetail in einem solchen Gerät ist die Reibungskupplung. Es wird zwischen einer der Achswellen und dem Differentialgetriebe eingeführt. Bronzescheiben werden in die Verzahnung der mit dem Differentialgehäuse verbundenen Hülse eingebaut, die Stahlscheiben sitzen auf den Verzahnungen der Achswelle. Die Scheiben werden durch Federn gegeneinander gedrückt. Wenn beide Räder den gleichen Widerstand erfahren, dreht sich das gesamte Differential als Ganzes und es gibt keine Reibung in der Kupplung, aber wenn das Moment an den Rädern unterschiedlich ist, beginnt die Kupplung, die Drehung des schnelleren Rades zu verlangsamen.

In amerikanischen Autos hat sich eine anspruchsvollere Konstruktion mit Doppelreibungskupplungen durchgesetzt. Darin wird das Kreuz durch zwei separate Achsen der Satelliten ersetzt, die sich im rechten Winkel schneiden. Die Achsen können sich relativ zueinander bewegen, wofür ihre Enden abgeschrägt sind. Bei nicht rotierenden Satelliten wird die Kraft wie bei einem einfachen Differential auf die Achswellen übertragen. Wenn sich die Satelliten drehen, verschieben diese die Endschrägen der Achsen so, dass die Kraft auf Reibungskupplung, nimmt für die nacheilende Halbachse zu und für die schneller drehende Achse ab. In diesem Fall ist die Größe des Bremsmoments nicht konstant wie beim Differential mit Einscheibenkupplung, sondern proportional zum auf die Räder übertragenen Moment.

Für den normalen Betrieb eines solchen Differentials ist die Verwendung eines speziellen Getriebeöl... Außerdem verschleißen die Scheiben recht schnell und das Gerät erfordert häufige Einstellungen. Disc-Locking ist ein Favorit von Crossover-Rennfahrern. Vor allem wegen der Möglichkeit, das Ansprechverhalten an bestimmte Bedingungen auf der Strecke anzupassen. Für den durchschnittlichen Benutzer sind jedoch die nicht schwachen Rucke wichtig, die diese Sperre beim Beschleunigen (bei Frontantrieb) auf das Lenkrad ausübt. Rennfahrer sind darauf vorbereitet, aber ein normaler Fahrer ist möglicherweise nicht in der Lage, damit fertig zu werden.

Nockensperre Differential

Bei zivilen Fahrzeugen wird diese Art von Schloss selten verwendet. In Nockenschlössern werden anstelle des klassischen Planetengetriebes Nockenpaare verwendet, die bei geringem Unterschied in den Winkelgeschwindigkeiten der Achswellen die Fähigkeit haben, sich gegenseitig zu drehen (zu springen) und beim Durchrutschen verkeilen und blockieren die Achswellen miteinander. Einige Gerätetypen schalten, wenn eine solche Sperre in einer Kurve ausgelöst wird, einfach eine der Halbachsen aus, wenn ein kleiner Geschwindigkeitsunterschied auftritt. Die Sperre wird gelöst, wenn das Gleitrad aufhört zu rutschen. Diese Art von Differential ist ziemlich langlebig und erfordert keine speziellen Öle. Aus diesem Grund sind Differentiale von Militär- und Spezialgeräten (Panzerwagen und dergleichen) standardmäßig mit solchen Verriegelungen ausgestattet.

Die Nockenblockierung ist zuverlässig und effektiv, aber sie arbeitet abrupt, sehr hart und schließt fest. Für einen Pkw ist eine solche Lösung nicht akzeptabel - wenn schnelle Geschwindigkeit Bewegung führt die Betätigung der Sperre fast unweigerlich zu einem sofortigen Rutschen. Daher werden Nockensysteme hauptsächlich von extremen Jeepern und Militärs verwendet.

Viskose-Differentialsperre

Das Funktionsprinzip ist dem der Festplatte sehr ähnlich, es gibt sogar die Festplatten selbst. Ihre Haftung erfolgt jedoch nicht durch Reibung von Oberflächen, sondern durch die Eigenschaften einer speziellen viskosen Flüssigkeit auf Silikonbasis, die sich beim Erhitzen „verfestigt“. Die hydraulische Kupplung besteht aus einer Vielzahl von Scheiben mit klebrigen Laufflächen, die je nach Drehzahldifferenz zwischen An- und Abtriebswelle das Drehmoment übertragen. Eine Erwärmung tritt auf, wenn eine Achswelle schneller zu rotieren beginnt als die andere. Im ausgehärteten Silikon sind die Scheiben fest eingerastet und die Achswellen arretiert. Viskosekupplungen sind wartungsfrei und gelten als ausreichend zuverlässig, für ihren langfristigen Betrieb ist es jedoch erforderlich, die vollständige Dichtheit des Geräts zu erhalten.

Differentialschraubensperre

Das Funktionsprinzip ist wie folgt: normaler Modus Schrauben (oder Schnecken, wie sie aufgrund ihrer charakteristischen Form genannt werden) rollen frei um das Mittelrad. Außerdem besitzt jede Halbachse eigene Satelliten, die über die übliche Stirnradverzahnung mit den Satelliten der gegenüberliegenden Halbachse gepaart sind. Die Satellitenachse steht senkrecht zur Halbachse.

Bei normaler Bewegung und Gleichheit der auf die Halbachsen übertragenen Momente werden Hypoidpaare, bestehend aus einem Satelliten und einem Ritzel, entweder gestoppt oder gedreht, wodurch eine Winkelgeschwindigkeitsdifferenz in einer Drehung entsteht. Sobald das Differential versucht, einer der Halbachsen das Moment zu geben, beginnt sich das Hypoidpaar dieser Halbachse zu verkeilen und blockiert in der äußersten Position mit der Differentialschale. Dies führt zu einer teilweisen Sperrung des Differentials. Wenn der Moment ausgeglichen ist, kehren die Schrauben in ihre ursprüngliche Position zurück.

Dieses Design arbeitet über den breitesten Bereich von Drehmomentverhältnissen (2,5: 1 bis 5,0: 1). Der Betätigungsbereich wird durch den Neigungswinkel der Schraubenzähne eingestellt. Solche Differentiale sind nicht sehr anfällig für Tragen(die Lebensdauer des Gerätes ist vergleichbar mit der Ressource einer Box oder eines klassischen Differentials) und es wird konventionelles Getriebeöl verwendet.

Das Schraubenschloss (Typ Torsen und Quaife) ist gut geeignet für normale Autos im Winter sowie für Sommerbewohner und Touristen. Es ist nicht so effizient wie andere Typen und eignet sich nicht für ernsthafte Offroad-Bedingungen, aber es funktioniert reibungslos und erfordert keine besonderen Fahrkünste vom Fahrer. Lange Zeit Torsen war die traditionelle Lösung für den Audi Quattro, wurde dann aber durch elektronische Systeme ersetzt.

Gehirne verbinden

Die Tendenz, möglichst viele Systeme im Auto auf die Steuerung per Kabel zu übertragen, ist der Sperrung des Differenzials nicht entgangen. Grob funktionierende mechanische Systeme ersetzen nun erfolgreich "intelligente" Geräte, die auf Befehl eines Computers die Blockierung einschalten. Das VTD-Schema (Variable Torque Distribution) kommt beispielsweise beim Rallye-Weltstar Subaru Impreza zum Einsatz. Die Sperren erfolgen dort durch elektronisch gesteuerte hydromechanische Kupplungen. Das Funktionsprinzip erinnert ein wenig an Scheiben, aber auf Befehl des Computers ändert sich der Druckgrad der Scheiben mit Hilfe der Hydraulik von "frei" zu vollständiger Blockierung. Dies gibt dem Auto eine enorme Kontrolle über jeden Untergrund. Das berühmte xDrive von ist in ähnlicher Weise implementiert - es gibt auch ein Paket von Scheiben, deren Verdichtungsverhältnis von der Elektronik bestimmt wird. Außerdem ist dieses System technisch überraschend elegant umgesetzt - ein leistungsarmer Elektromotor, gefolgt von zwei Untersetzungsgetrieben, einem Schneckengetriebe und einem Planetengetriebe, dann ein Exzenter, der beim Drehen verschiebt langer Hebel... Und das wiederum klemmt das Kupplungspaket.

Aber der überraschendste und nicht offensichtlichste Weg, das Blockieren zu implementieren, ist ... das Differential überhaupt nicht zu blockieren! Wie ist das möglich? Ja, ganz einfach! Moderne ABS-Systeme ermöglichen es Ihnen, die Bremsen jedes Rades separat zu steuern, und dies kann durchaus genutzt werden. Schließlich reicht es aus, das durchdrehende Rad abzubremsen, und das übliche "freie" Differential selbst überträgt das Drehmoment auf ein anderes, ohne dass es in seiner Arbeit beeinträchtigt wird! So funktioniert beispielsweise die elektronische Getriebesteuerung 4ETS, die bei Mercedes-Fahrzeugen im Allrad-Set 4Matic smart enthalten ist.

Wenn sich das Auto nicht die Mühe gemacht hat, werkseitig mit Verriegelungen auszustatten - verzweifeln Sie nicht. Für die meisten gängigen Marken gibt es Tuning-Kits, die das serienmäßige Differenzial durch ein selbstsperrendes ersetzen – in der Regel Schraube Torsen-Systeme und Quaif. Allerdings muss man verstehen, dass jeder technische Änderung, in das Design des Autos eingeführt, hat seine Kehrseite. Selbstsperrdifferentiale haben also eine kürzere Lebensdauer, erhöhen die Belastung des Getriebes und ändern das Verhalten des Autos in kritischen Modi. Es macht also Sinn nachzudenken – lohnt es sich?

Selbstsperrendes Differential

Viele Leute haben wahrscheinlich von so etwas wie LSD gehört. Für Medizinstudenten erkläre ich: Dies ist kein Medikament, dies ist ein Limited Slip Differencial, sondern unserer Meinung nach ein Differential mit erhöhter Reibung. Ein Gerät, mit dem Sie den Hauptnachteil des freien Differentials teilweise kompensieren können, nämlich seine völlige Hilflosigkeit, wenn ein Rad auf eine rutschige Oberfläche trifft.

Differentiale mit begrenztem Schlupf

Beim Autofahren in einer Kurve, auf unebenen Straßen usw. die Räder legen einen unterschiedlich langen Weg zurück. Dies liegt an den unterschiedlichen Radien beim Abbiegen und an der unterschiedlichen Fahrstrecke beim Überqueren eines Hindernisses. Daher müssen sich die Räder mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten drehen, sonst führt dies zu einem erhöhten Tragen Reifen.

Im Getriebe von Autos mit einer Antriebsachse ist das Differential zwischen den Radantrieben (Halbachsen, Gleichlaufgelenke usw.) eingebaut, daher wird es als Zwischenrad bezeichnet. Bei Allradfahrzeugen (mit allen Antriebsrädern) kann es auch zwischen den Antriebsachsen (Mittendifferenzial) angeordnet sein.

Idealerweise steht das Fahrzeug auf einer Betonoberfläche und die Haftung an beiden Rädern ist gleich. Anders sieht es aus, wenn ein Rad auf Eis und das andere auf trockenem Asphalt steht. Hier kommt das Fehlen des Differentials ins Spiel. Ein Rad rutscht schamlos ins Schleudern, und das zweite raucht leise "beiseite" und kichert, während das erste versucht, das Auto von seinem Platz zu ziehen. Die Situation ist fast allen Autofahrern bekannt, die schon einmal aus einem verschneiten Hof gefahren sind.

Bei Personenkraftwagen, die für das Fahren auf befestigten Straßen bestimmt sind, ist das Differential mit Kegelrädern am weitesten verbreitet.

Es ist ein Räderwerk mit beweglichen Achsen Zahnräder(solche Übertragungen werden planetarisch genannt). Seine Hauptelemente sind:

Das Gehäuse, mit dem das Abtriebsrad des Hauptgetriebes (übertragendes Drehmoment von Kardanwelle am Differentialgehäuse). Bei Pkw hat die Karosserie in der Regel eine einteilige Struktur und Fenster zur Montage von Zahnrädern

Satelliten sind Kegelräder, die sich um eine Achse drehen können. Pkw-Differentiale haben normalerweise zwei Satelliten;

Die Achse der Satelliten, starr im Gehäuse befestigt und mitdrehend. Es hat spiralförmige Rillen, um die Schmierung der Satelliten zu verbessern;

Zwei Kegelräder, die mit den Satelliten kämmen und starr mit den Abtriebswellen des Differentials (Halbwellen, Gleichlaufgelenke usw.) verbunden sind. Diese Zahnräder werden normalerweise als halbaxial bezeichnet.

Diese Art von Differenzial wird auch als symmetrisch bezeichnet, da sie das Drehmoment gleichmäßig zwischen den Rädern verteilen. Dies liegt daran, dass der Satellit wie ein gleicher Arm wirkt und nur gleiche Kräfte auf die Zahnräder und Räder überträgt. Wie oben erwähnt, ist das Drehmoment an einem der Räder klein, wenn eines der Räder wenig Grip hat, und das entsprechend symmetrische Differential übt die gleiche Kraft auf das andere Rad aus. Das heißt, wenn eines der Räder durchrutscht, ist die Zugkraft am zweiten Rad unbedeutend, was sich negativ auf die Geländegängigkeit auswirkt. Um es bei Autos zu verbessern, wird eine vollständige oder teilweise Sperrung von Differentialen verwendet, deren Grad durch den Sperrkoeffizienten geschätzt wird.

Sperrfaktor

Der Blockierfaktor (Kb) ist das Verhältnis des Drehmoments am Nachlaufrad zum Moment am Vorlaufrad. Sein Wert für ein symmetrisches Differential beträgt 1 (die Momente an beiden Rädern sind gleich), für Differentiale mit begrenztem Schlupf Кb - 3-5.

Je mehr Кb, desto besser die Geländegängigkeit des Fahrzeugs, aber desto schlechter das Fahrverhalten.

Bei großer Koeffizient Blockieren verschlechtert das Fahrverhalten und die Stabilität des Fahrzeugs beim Fahren auf Asphalt. Dies liegt daran, dass das Moment am nachlaufenden Rad um ein Vielfaches größer ist und es versucht, das Auto aus der Kurve zu „schieben“. Oder in verständlicherer Sprache tritt Untersteuern auf. Darüber hinaus steigt der Reifenverschleiß durch Teilschlupf, Belastung der Antriebselemente, Wirkungsgrad sinkt, was zu einem erhöhten Kraftstoffverbrauch führt.

Vollständig gesperrte Differentiale

Sie haben eine Kupplung, die das Differentialgehäuse und das Zahnrad der Abtriebswelle starr verbindet (blockiert). Der Kupplungsantrieb kann mechanisch, hydraulisch oder pneumatisch sein, und die Blockierung wird vom Fahrer gesteuert (Blockierung des Mittendifferenzials beim VAZ-21213). Nach dem Überwinden eines unpassierbaren Bereichs muss der Fahrer die Sperre sofort deaktivieren, was von ihm zusätzliche Aufmerksamkeit erfordert. Andernfalls wirken übermäßige Belastungen auf Reifen und Antriebsstrang. Sie können die Achswellen oder das Differential beschädigen.

Bei Mechanismen mit erhöhter Reibung - Lamellendifferentiale, Viskosekupplungen, Differentiale "Quife" und "Thorsen", wird die Blockierung (teilweise) automatisch ohne Mitwirkung des Fahrers durchgeführt.

Mehrscheiben-Differentiale

Der Hauptunterschied zum symmetrischen Differential besteht darin, dass ein federbelastetes Paket von Reibscheiben vorhanden ist, von denen eine starr mit der Karosserie und die andere mit den Seitenrädern verbunden ist.

Bei unterschiedlichen Radgeschwindigkeiten drehen sich die Seitenräder des Differentials schneller oder langsamer als das Gehäuse. Dadurch entstehen zwischen den Reibscheiben Reibungskräfte, die das freie Drehen der Zahnräder verhindern, dh teilweise blockieren. Dementsprechend steigen das Drehmoment und die Zugkraft am nacheilenden Rad.

Ein ähnlicher Effekt kann bei Fahrzeugen mit Heckantrieb durch leichtes Anziehen der Handbremse erreicht werden.

Reibscheiben in einigen Ausführungen sind nicht federbelastet, sondern werden durch den von der Pumpe erzeugten Flüssigkeitsdruck komprimiert. Eine dieser Ausführungen heißt beispielsweise "Gerotor Differential" (vom englischen Gear - Gear). Es verfügt über eine Zahnradpumpe, die bei unterschiedlichen Drehzahlen der Halbachsräder des Gehäuses Flüssigkeitsdruck erzeugt.

Differenzielles "Quife"

Das Design des Mechanismus registriert unter Warenzeichen (Warenzeichen) Quaif. Seine Satelliten sind in zwei Reihen parallel zur Drehachse des Körpers angeordnet. Außerdem sind sie nicht an den Achsen befestigt, sondern befinden sich in den beidseitig verschlossenen Gehäuseöffnungen. Die rechte Satellitenreihe kämmt mit dem rechten Halbachsgetriebe, die linke - mit der linken. Außerdem werden Satelliten aus verschiedenen Reihen miteinander gekoppelt. Alle Zahnräder haben Schrägverzahnung.

Wenn eines der Räder nachzuhängen beginnt, beginnt sich das zugehörige Halbachsgetriebe langsamer als die Karosserie zu drehen und den mit ihm in Eingriff stehenden Satelliten zu drehen. Es überträgt die Bewegung aus einer anderen Reihe auf den ihm zugeordneten Satelliten und diesen wiederum auf das Halbachsgetriebe. Dies sorgt für unterschiedliche Raddrehzahlen bei Kurvenfahrten. Durch die Drehmomentdifferenz an den Rädern in Schrägverzahnung entstehen axiale und radiale Kräfte, die die Halbachsräder und Satelliten mit ihren Enden an die Karosserie drücken. Letztere werden auch von den Spitzen der Zähne an die Oberfläche der Löcher gedrückt, in denen sie sich befinden. Dadurch entstehen Kräfte, die eine Teilblockierung ausführen, was die Zugkraft am nacheilenden Rad und dementsprechend die Gesamtzugkraft des Autos erhöht und seine Geländegängigkeit erhöht.

Der Wert des Blockierungsfaktors hängt vom Neigungswinkel der Zähne der Satelliten und Halbachsgetriebe ab. Durch den Einbau von Satellitensätzen und Zahnrädern mit unterschiedlichen Neigungswinkeln der Zähne in das Gehäuse ändern sie den Verriegelungskoeffizienten je nach den Eigenschaften des Fahrzeugs und den Einsatzbedingungen.

Differenzial "Thorsen"

Sie haben ihren Namen von den Engländern. Drehmoment - Drehmoment und empfindlich - empfindlich, dh drehmomentempfindlich. Mechanismen, die im Rahmen dieser hergestellt wurden Warenzeichen (Warenzeichen), haben zwei Arten von Designs.

Die erste ist in Abb. 8 dargestellt. Die Satelliten befinden sich im Körper senkrecht zu seiner Achse und sind paarweise über Stirnradgetriebe miteinander und mit Halbaxialrädern über Schneckengetriebe verbunden.

Bei der Drehung dreht das dem Nachlaufrad zugeordnete Halbachszahnrad den mit ihm in Eingriff stehenden Satelliten, es dreht wiederum den zweiten Satelliten und das andere Halbachszahnrad. Eine solche "Kette" ermöglicht es den Rädern des Autos, sich mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten zu drehen. Reibungskräfte, die im Schneckengetriebe aus der Differenz der Momente an den Rädern entstehen, bewirken eine teilweise Sperrung des Differentials.

Die Verwendung von Satelliten- und Zahnradsätzen mit unterschiedlichem Schneckenprofil ermöglicht eine Änderung des Sperrkoeffizienten. Der Nachteil dieser Option ist die Komplexität des Designs und seiner Montage.

Die zweite Art von "Thorsen" ist in Abb. 9 dargestellt. Die Satelliten liegen achsparallel im Differentialgehäuse in seinen Bohrungen und sind paarweise untereinander und mit halbaxialen Zahnrädern durch Schrägverzahnung verbunden. Die Arbeit des Mechanismus bei Drehungen und teilweiser Blockierung erfolgt auf die gleiche Weise wie beim Quife. Diese Konstruktion ist weniger komplex und ermöglicht auch einen kleineren Durchmesser des Differentialgehäuses.

Hier ist, was diejenigen, für die sie geschaffen wurden, über die Verwendung solcher Strukturen schreiben (Auszüge aus einem Artikel von Ivan Evdokimov, 4x4-Club, 6. Juni 2003):

"Es gibt verschiedene Möglichkeiten, Differenziale zu blockieren, aber grundsätzlich ist die Blockierung in zwei Arten unterteilt große Gruppen: Differentiale, die zu 100 % starr gesperrt sind (die sogenannten Locker, vom englischen Locker - "lock"), und Limited-Slip-Differentiale (in der englischen Version - "limited slip", oder LSD - Limited Slip Differencial). Jede dieser Optionen hat Vor- und Nachteile. Der Hauptnachteil von "harten" Schlössern ist ihre erstaunliche Fähigkeit, das Getriebe zu zerstören.

Was die Sperrdifferenziale angeht, so ist ihr Hauptnachteil das Fehlen einer 100%igen Differenzialsperre und dementsprechend das Fehlen von Drehmoment, das auf das belastete Rad übertragen wird. Außerdem erhöhter Verschleiß solcher Mechanismen.“

"... Zwei Mechanismen zum Blockieren der erhöhten Reibung für UAZ-Getriebeachsen wurden uns zum Test übergeben: einer vom Typ Thorsen, der zweite vom Typ Quayf. Die Mechanismen wurden für die Getriebeachsen der Ulyanovsk . entwickelt und angepasst Geländewagen des Ingenieurs IA Plakhotin der Abteilung für die Vorbereitung von UAZ-Automobilen des Automobilwerks Nr. 40 zusammen mit Die Organisation SVR-Konvertierungen. Übrigens wurden diese Geräte bereits vor dem redaktionellen Test Verfeinerungstests an UAZ-Fahrzeugen unterzogen, die an schweren Trophäenüberfällen teilnahmen. Mal sehen, wie diese Farm funktioniert? Zum Vergleich wurden zwei "UAZs" genommen: eines mit konventionellen "offenen" Differenzialen, und das zweite mit einem Quife-Differential an der Vorderachse und einem Thorsen-Differential an der Hinterachse.

Mein erster Gedanke war folgender: Selbsthemmungen in den Achsen sollten sich spürbar auf das Fahrverhalten (insbesondere auf den Wendekreis) auswirken. Ich sitze hinter dem Steuer eines Autos ohne Schlösser, führe mehrere "Achter" auf einer asphaltierten Baustelle aus und sofort - hinter dem Steuer eines "verschlossenen" Autos. Ich wiederhole die Übung - und überraschenderweise gibt es keinen Unterschied. Und jetzt ist es dasselbe, aber schneller. Auch hier keine Wirkung ... Ich mache die "Umordnung" abwechselnd auf einer Maschine, dann auf einer anderen - ich spüre keinen Unterschied. Und nur beim Abbiegen im „extremen“ Modus nahm der Kraftaufwand am Lenkrad etwas zu, gleichzeitig wirkte das Manöver am „blockierten“ Auto jedoch jovialer.“

"Auf einer trockenen Fahrbahn auf der Straße zu unserem traditionellen Polygon zeigte sich der Blockierungseffekt in keiner Weise. Beim diagonalen Überqueren des ersten Grabens zeigte das "blockierte" Auto jedoch sofort seinen Vorteil (Ein Auto mit konventionellem Differential überwand die Graben, verzweifelt ins Schleudern.) mit selbstsperrenden Differentialen überstanden, ohne Anstrengung, beim ersten Versuch, und das übliche - nur mit Beschleunigung ... Wir fahren auf einer Lehmpiste ab. Reduzierachsen es geht auf solchen Hindernissen sehr gut und ohne Blockaden. Bis es anfängt sich mit Brücken am Boden festzuklammern oder bis man versucht genau aus dieser Spur herauszukommen... Also, "UAZ" mit Blockiermechanismen in den Zwischenraddifferentialen fährt sich nicht nur besser - es bewegt sich ruhig dort wo das Auto ohne zu blockieren fängt schon an zu stoppen und zu rutschen."

"Die Arbeit von beiden "Quife" und "Torsen" erscheint beim diagonalen Hängen sehr interessant. Wie das Auto zuerst merklich zu zucken beginnt und dann mit einer Zunahme der Umdrehungen sanft von einer Stelle losfährt. Klingt von einem charakteristischen tiefen Ton sind von den Differentialen zu hören. Hindernisse vom Typ "Probe" zeigten die völlige Überlegenheit der "blockierten" Brücken gegenüber den üblichen. Ich wollte immer noch eine Position finden, in der der Grad der Blockierung der Differentiale nicht ausreichen würde. Dazu musste ich mein rechtes Vorderrad auf einem großen Erdhügel abstützen (das linke Vorderrad war in einem Loch und das rechte Hinterrad auf einer Bodenwelle), heulte wie verwundete Tiere und der SUV bewegte sich nicht ... mir. Ich lasse das Gaspedal los, dann ertränke ich es scharf, und - siehe da! - ein Ruck, das Auto fliegt über einen Hügel, der uneinnehmbar schien ... "

Das Interessanteste ist, dass solche Mechanismen seit langem verwendet werden für Straßenautos... Erstens erhöht eine solche Vorrichtung die Geländegängigkeit des Fahrzeugs unter schwierigen Bedingungen erheblich. Besonders Heckantrieb beim Fahren auf rutschigem Untergrund.

Zweitens kann der Einsatz von partiellem Blockieren bei Winterrennen oder auf Schotterpisten nützlich sein, wo es sehr wichtig ist, beim Beschleunigen auch geringen Grip zu verwenden.

Damit sind wir beim Hauptthema dieses Artikels angelangt, nämlich der Verwendung eines solchen Differentials an einem Moskwitsch.

Ich habe schon lange im Internet Informationen kennengelernt, die einige der Tuning-Büros anbieten eigene Entwicklungen diese Differentiale für Vorteil V. Eine meiner Lieblings- und angesehenen Zeitschriften "Za Rulem" hat sogar einmal einen Test mit zwei Neunen arrangiert, von denen eine mit LSD ausgestattet war.

Das Fazit lautete in etwa so: Bei verschneitem Neuland und Frontantrieb änderte sich die Durchlässigkeit praktisch nicht. Aber auf der Eisfläche passierten die Neun mit LSD rutschige Stellen viel schneller und das Handling war angenehmer.

Die Nützlichkeit einer solchen Überarbeitung zeigt sich auch darin, dass solche Mechanismen auch in Rallye-Autos bei alliierten Wettbewerben verwendet wurden.

Ich habe zufällig von ihrer Existenz auf Moskwitsch erfahren - vom Mechaniker unseres Minsker Krankenwagens ;).

Vor zehn Jahren erhielten sie der Politischen Partei Brücken, die mit solchen Differentialen ausgestattet waren. Sie wurden auf hygienische IL-Absätze gesetzt. Die Geländegängigkeit solcher Maschinen war damals nur mit den Königen des Schlamms - UAZs - vergleichbar.

Ein zu 2/3 im Tiefschnee verstecktes Rad, eine eisige Piste, Schlamm und tiefe Pfützen - all dies war nur ein kleines Ärgernis auf dem Weg von IZhakov.

Ich war sehr daran interessiert, wer solche Diffs gemacht hat. Die Antwort wurde im Internet gefunden - das berühmte Werk Omsk Getriebe und Getriebe. Wie es ihnen jetzt geht, weiß ich nicht, die Anlage hat keine Website, aber einige Verkäufer haben eine solche Position in ihren Preislisten.

Daher habe ich mich intensiv auf die Suche nach Zwecken gemacht, bei denen man zumindest etwas darüber erfahren kann, wo man LSD auf Moskwitsch bekommt.

Nachdem ich die meisten der bekannten Hardware und Demontagegeräte der Moskauer umgangen hatte, fand ich, wonach ich suchte. Einer von ihnen hatte nur das Diff, das ich brauchte. Der Zustand des Getriebes ist nahezu perfekt.

In der Automobilindustrie ist das Differential eines der wichtigsten Getriebeteile. In erster Linie dient es dazu, die Drehung vom Getriebe auf die Räder der Antriebsachse zu übertragen. Warum gibt es dafür ein Differential? In jeder Kurve ist der Weg eines Achsrads, das sich entlang eines kurzen (inneren) Radius bewegt, kleiner als der Weg eines anderen Rads derselben Achse, das sich entlang eines langen (äußeren) Radius bewegt. Dadurch muss die Drehwinkelgeschwindigkeit des inneren Rades kleiner sein als die Drehwinkelgeschwindigkeit des äußeren Rades. Bei einer nicht angetriebenen Achse ist diese Bedingung recht einfach zu erfüllen, da beide Räder nicht miteinander verbunden sind und sich unabhängig drehen. Wenn die Achse jedoch antreibt, muss die Drehung gleichzeitig auf beide Räder übertragen werden (wenn Sie die Drehung nur auf ein Rad übertragen, dann Traktionseigenschaften das Fahrzeug und seine Handhabung nicht akzeptabel sind). Bei einer starren Verbindung zwischen den Rädern der Antriebsachse und der Übertragung der Drehung auf eine einzelne Achse beider Räder kann sich das Auto nicht normal drehen, da die Räder mit der gleichen Winkelgeschwindigkeit dazu neigen, sich gleich zu bewegen Weg in der Kurve. Mit dem Differenzial können Sie dieses Problem lösen: Es überträgt die Drehung über sein Planetengetriebe mit einem beliebigen Verhältnis der Drehwinkelgeschwindigkeiten der Halbachsen auf die separaten Achsen beider Räder (Halbachsen). Dadurch kann sich das Fahrzeug sowohl auf gerader Strecke als auch in Kurven normal bewegen und gut fahren. Schema des Differential- und Planetengetriebes in der Abbildung rechts. Das Design des Planetenmechanismus hat jedoch eine sehr unangenehme Eigenschaft: Der Planetenmechanismus neigt dazu, die von der Differentialschale erhaltene Drehung dorthin zu übertragen, wo sie viel einfacher ist. Wenn beispielsweise beide Räder einer Achse den gleichen Grip haben und die Kraft, die zum Durchdrehen jedes Rads erforderlich ist, gleich ist, verteilt das Differential die Drehung gleichmäßig zwischen den Rädern. Aber sobald es einen spürbaren Unterschied in der Haftung der Räder zur Straße gibt (beispielsweise ist ein Rad auf das Eis gefallen und das andere auf dem Asphalt geblieben), beginnt das Differential sofort, die Rotation auf das Rad umzuverteilen , deren Rotationskraft am kleinsten ist (d. h. auf Eis). Infolgedessen hört das Rad auf dem Asphalt auf, sich zu drehen und zu stoppen, und das Rad auf dem Eis erhält die gesamte Drehung vom Differential. Warum und wie passiert das?

Tatsache ist, dass der Planetenmechanismus die Drehung über die Satelliten auf die Zahnräder der Achswellen überträgt. Der Satellit überträgt gleiches Drehmoment gleichzeitig auf zwei Achswellen, da er ein Hebel mit gleichen Armen relativ zur eigenen Drehachse ist, über den der Satellit Zugkraft erhält. Bei Geradeausfahrt mit guter Straßenhaftung beider Räder drehen sich die Satelliten nicht um ihre Achse und übertragen das maximale Drehmoment vom Differentialtopf auf die Achswelle. Der Differentialtopf, das Planetengetriebe und die Achswellen drehen sich insgesamt mit gleicher Winkelgeschwindigkeit. Beim Wenden des Autos beginnen die Satelliten, sich um ihre Achse zu drehen, aktivieren das Planetengetriebe und sorgen für die Differenz der Winkelgeschwindigkeiten der Achswellen, übertragen jedoch weiterhin das optimale Drehmoment auf beide Achswellen, da die Straßenhaftung von beide Räder bleiben hoch. Sobald eines der Räder an Bodenhaftung verliert, nimmt die zum Drehen erforderliche Kraft sofort ab und das Drehmoment an seiner Achswelle sinkt. Da die Satelliten das gleiche Drehmoment auf die Achswellen beider Räder übertragen, sinkt das Drehmoment sowohl an den Achswellen mit guter Bodenhaftung als auch am Differenzialtopf, als auch am gesamten Getriebe insgesamt. In dieser Situation reicht das abgefallene Drehmoment nicht mehr aus, um ein Rad mit guter Bodenhaftung zu drehen, aber es reicht völlig aus, um ein Rad mit schlechter Bodenhaftung zu drehen, das sich aufgrund der axialen Drehung der Satelliten weiter dreht (durchrutscht). Gleichzeitig wirkt der Planetenmechanismus als Untersetzungsgetriebe, das die Drehwinkelgeschwindigkeit des Gleitrads erhöht. Als Ergebnis stoppt ein Rad mit guter Straßenhaftung (wie ein Auto) und das Gleitrad dreht sich mit der doppelten Winkelgeschwindigkeit relativ zur Winkelgeschwindigkeit der Differentialschale. Der Motor läuft praktisch ohne Last, da die Gesamtkraft (Drehmoment) über das gesamte Getriebe gesunken ist.

Bei Fahrzeugen mit Allradantrieb sind meist zwei Achsen mit einem Differenzial ausgestattet, oft findet sich das Differenzial auch zwischen den Achsen (Mittendifferenzial). Somit erhalten wir ein Übertragungsschema, in dem es bis zu drei Differentiale gibt: zwei Brücken und ein Zentrum. Letzteres ist für eine konstante Bewegung mit Allradantrieb und Drehübertragung auf alle vier Räder notwendig, da bei Kurvenfahrt die Räder der lenkenden Vorderachse völlig andere Winkelgeschwindigkeiten aufweisen als die Räder der Hinterachse. Das Mittendifferenzial ist so konzipiert, dass die Drehung vom Getriebe auf beide Antriebsachsen mit anderes Verhältnis Winkelgeschwindigkeiten. Dieses Drei-Differential-Schema ist eines der gebräuchlichsten Schemata für Vollzeit-Allradantrieb. Dies ist jedoch bereits ein Thema für einen anderen Abschnitt. In diesem Abschnitt interessieren wir uns für das Differential und seine Eigenschaften. Um auf die oben beschriebene problematische Eigenschaft des Planetengetriebes zurückzukommen, ist es interessant, die Situation zu betrachten, in der ein allradgetriebenes Auto mit einem Zwischenachsdifferenzial zu den vier Räder das gleiche Eis (oder rutschige Grube) treffen. Was passiert dann? Das Differential der Achse, deren Rad auf dem Eis ist, gibt die gesamte resultierende Drehung an dieses Rad. Das Mittendifferenzial wiederum neigt dazu, die Rotation dorthin zu übertragen, wo es viel einfacher ist. Natürlich ist es für das Mittendifferenzial einfacher, eine Achse mit einem auf Eis rollenden Rad zu drehen, als eine Achse, deren Räder guten Grip haben und das Auto bewegen können. Dadurch sinkt das Drehmoment im gesamten Getriebe und die Drehung wird auf das einzige Rad auf dem Eis übertragen, da dieses Drehmoment nicht ausreicht, um drei Räder mit gutem Grip zu drehen. Folge: Von den vier Antriebsrädern ist nur noch eines übrig, das auf dem Eis ins Schleudern kommt – der Allradwagen „hängt“.

Es ist ganz klar, dass die Eigenschaft des Differentials, das erhaltene Drehmoment immer gleichmäßig auf die Achsen (50/50) zu verteilen, die Geländegängigkeit und die Beherrschbarkeit des Autos stark beeinträchtigt. Denn um das Fahrzeug in den oben diskutierten Situationen in Bewegung zu halten, ist es notwendig, mehr Drehmoment auf die Räder mit der besten Straßenhaftung zu übertragen. Wie bringt man die Differentiale dazu, das Drehmoment zugunsten dieser Räder umzuverteilen? Dafür, verschiedene Wege teilweises und vollständiges, manuelles und automatisches Blockieren von Differentialen, die weiter unten besprochen werden.

Geschwindigkeitsempfindliches Lsd. Automatisches Blockieren durch Viskosekupplung als „Slip Limiter“.

In diesem Fall wird die Blockierung einer der Achswellen mit dem Differentialtopf verwendet. Die Visco-Kupplung ist an der Halbachse tragfähig so montiert, dass einer ihrer Antriebe fest mit der Differentialschale und der andere mit der Halbachse verbunden ist. Während der normalen Bewegung sind die Drehwinkelgeschwindigkeiten von Tasse und Halbachse gleich oder unterscheiden sich geringfügig (nacheinander). Dementsprechend haben die Arbeitsebenen der Viskosekupplung die gleiche geringe Abweichung der Winkelgeschwindigkeiten und die Kupplung bleibt offen. Sobald eine der Achsen gegenüber der anderen eine höhere Drehwinkelgeschwindigkeit erhält, tritt Reibung in der Viskosekupplung auf und sie beginnt zu blockieren. Je größer die Drehzahldifferenz ist, desto stärker ist außerdem die Reibung innerhalb der Viskosekupplung und der Grad ihrer Blockierung und damit der Blockierungsgrad des Differentials. Aufgrund des Reibmoments zwischen Differenzialtopf und Achswelle verteilt das Differenzial das Drehmoment zugunsten der Achse mit der besten Bodenhaftung (nacheilende Achswelle). Mit zunehmendem Blockierungsgrad der Viskosekupplung und gleich werdenden Winkelgeschwindigkeiten von Napf und Achswelle beginnt die Reibung im Inneren der Viskosekupplung zu sinken, was zu einem sanften Öffnen der Viskosekupplung und zum Lösen der Blockierung führt. Dieses Schema wird für Zwischenachsdifferentiale verwendet, da seine Konstruktion für den Einbau in ein obenliegendes Getriebe zu massiv ist. Ein solcher Verriegelungsmechanismus eignet sich gut für den Betrieb bei schlechten Straßenverhältnissen, im realen Gelände sind seine Fähigkeiten jedoch alles andere als überragend: Die Viskosekupplung kann die ständigen Änderungen der Haftungszustände von Brücken zum Boden nicht verkraften, es bleibt beim Einschalten zurück, überhitzt und fällt aus. Diese Art der Blockierung des Mitteldifferentials findet sich sowohl als Haupt- und einziges Blockiermittel bei "Parkett"-SUVs: Toyota Rav4, Lexus RX300 usw., als auch als zusätzliche Blockierung (zusätzlich zur 100% Zwangsblockierung) auf Full-Size-SUVs Toyota Land Cruiser

Gerotor-Differential (Gerodisk oder Hydra-Lock)

amerikanisch Organisation ASHA Corp. stattete das klassische Differential mit einer Sperrvorrichtung aus, die aus einer Ölpumpe mit Kolben und einem Satz Reibscheiben (Reibungsblock) besteht, die zwischen dem Differentialtopf und dem Zahnrad einer der Achswellen installiert sind. Das Funktionsprinzip dieser Blockierung unterscheidet sich praktisch nicht von der oben beschriebenen Blockierung mit Hilfe einer Viskosekupplung. Die Ölpumpe ist koaxial zur Halbachse so montiert, dass ihr Gehäuse am Differentialtopf und der Förderrotor an der Halbachse befestigt ist. Wenn ein Unterschied in den Winkelgeschwindigkeiten der Achswelle und des Differentialtopfs auftritt, beginnt die Pumpe, Öl auf den Kolben zu pumpen und den Reibblock zu drücken, wodurch das Achszahnrad mit dem Differentialtopf blockiert wird. Aufgrund des gewonnenen Reibungsmoments verteilt das Differential das Drehmoment auf die nacheilende Achswelle (die Achswelle mit dem besten Grip). Dieses Design heißt Gerodisk (Hydra-Lock) und wird standardmäßig bei Chrysler-SUVs verbaut. Den detaillierten Aufbau des Gerätes sehen Sie, wenn Sie auf das Bild klicken. Für fast alle reibungsbasierten Differentiale ist es erforderlich, ein spezielles Öl zu verwenden, das Additive enthält, die den normalen Betrieb der Reibklötze gewährleisten.

Drehmomentempfindliche Lsd. Differentiale mit vorgespannten Reibklötzen.

Die Einrichtung solcher Differentiale ist recht einfach und unterscheidet sich grundsätzlich in keiner Weise von der Einrichtung eines gewöhnlichen offenen Differentials. Um zusätzliche Reibung zu erzeugen, wurden zwischen den Achswellen und dem Differentialtopf Sätze von Reibscheibenblöcken (die im Bild rechts mit roten Punkten markiert sind) hinzugefügt. Deshalb werden solche Differentiale oft als "reibungsbasiertes LSD" bezeichnet. Sehr oft sind die Reibklötze federbelastet. Beim Überlaufen einer der Achswellen (Radschlupf) verteilt das Differential das Drehmoment aufgrund des Reibmoments an den Reiblamellen zugunsten der nacheilenden Achswelle. Diese Art der Blockierung hat eine sehr großer Nachteil- Unter der Wirkung der Reibung der Platten verhindert das Differential das Auftreten eines kleinen Unterschieds in den Winkelgeschwindigkeiten der Achswellen (der in Kurven erforderlich ist), was sich negativ auf das Fahrverhalten des Fahrzeugs auswirkt, sowie Kosten Reifen und Kraftstoff. In dieser Hinsicht wird der Blockierungskoeffizient der Datendifferentiale normalerweise klein gewählt (sonst hat das Auto ein unzureichendes Fahrverhalten auf der Straße). Dennoch werden für den Motorsport Modelle solcher Differentiale mit einer relativ hohen strukturell eingebauten Reibung der Platten und dementsprechend einem hohen Sperrkoeffizienten hergestellt. Neben den oben genannten Nachteilen ist noch ein weiterer hervorzuheben - die Lebensdauer der Reibklötze in solchen Differentialen ist gering und im Laufe der Zeit verschleißen die Reibklötze, wodurch sich der Blockierkoeffizient des Differentials verringert. Für alle Differenziale auf Reibungsbasis ist es erforderlich, ein spezielles Öl zu verwenden, das Additive enthält, die den normalen Betrieb der Reibklötze gewährleisten. Diese Differenziale sind standardmäßig eingebaut in Hinterachse viele SUVs - Toyota 4Runner (Hilux Surf), Toyota Land Cruiser, Nissan Terrano, Kia Sportage usw.

Selbstsperrende Differentiale mit Hypoid (Schnecke oder Schraube) und Schrägverzahnung.

Dies ist eine der interessantesten, effizientesten, technologisch fortschrittlichsten und praktischsten Formen der Differentialsperre. Das Funktionsprinzip basiert auf der "Keil"-Eigenschaft eines Hypoid- oder Helixpaares. In dieser Hinsicht sind die Haupt- (oder alle) Verzahnungen in solchen Differentialen schräg oder hypoid. Es gibt nicht so viele Arten von Designs - es gibt drei Haupttypen.

Zuerst Typ Hersteller Organisation Zexel Torsen... (T-1) Hypoidpaare sind Antriebsachszahnräder und Satelliten. Außerdem besitzt jede Halbachse eigene Satelliten, die über die übliche Stirnradverzahnung mit den Satelliten der gegenüberliegenden Halbachse gepaart sind. Zu beachten ist, dass die Satellitenachse senkrecht zur Halbachse steht. Bei normaler Bewegung und Gleichheit der auf die Achswellen übertragenen Drehmomente werden die Hypoidpaare "Satellit/Ritzel" entweder angehalten oder gedreht, wodurch sich eine Differenz der Winkelgeschwindigkeiten der Achswellen in einer Umdrehung ergibt. Sobald eine der Achswellen zu rutschen beginnt und das Drehmoment darauf abfällt, beginnen sich die Hypoidachsen- / Satellitenpaare zu drehen und zu verkeilen, wodurch Reibung mit der Differentialschale und untereinander entsteht, was zu einer teilweisen Blockierung des Differentials führt. Durch das Reibmoment verteilt das Differential das Drehmoment zugunsten der nacheilenden Achswelle. Dieses Design arbeitet im größten Drehmomentverteilungsbereich - von 2,5 / 1 bis 5,0 / 1. Der Arbeitsbereich wird durch den Neigungswinkel der Schneckenzähne geregelt.

Vom Autor Sekunde Typ ist der Engländer Rod Quaife... Dieses Differential verwendet schrägverzahnte Seitenzahnräder und Satelliten-Schrägzahnräder. Die Achsen der Satelliten sind parallel zu den Halbachsen. Die Satelliten befinden sich in den markanten Taschen des Differentialbechers. In diesem Fall haben die gepaarten Satelliten keine Stirnradverzahnung, sondern bilden miteinander ein weiteres Hypoidpaar, das, verkeilend, auch mitwirkt Verfahren Blockierung. Ein ähnliches Gerät hat und das True Trac Differential der Organisation Tractech... Sogar in der Russischen Föderation ist die Produktion ähnlicher Differentiale für inländische UAZ-Autos usw. erschienen. Und hier ist die Organisation Zexel Torsen in seinem Differential schlug der T-2 ein etwas anderes Layout des im Wesentlichen gleichen Geräts vor (im Bild rechts). Aufgrund ihres ungewöhnlichen Designs sind die Zwillingssatelliten außen an den Sonnenrädern miteinander verbunden. Im Vergleich zum ersten Typ haben diese Differentiale ein geringeres Sperrverhältnis, sie reagieren jedoch empfindlicher auf die Differenz des übertragenen Drehmoments und werden früher ausgelöst (ab 1,4/1). Organisation Tractech Kürzlich freigegebenes drehmomentempfindliches Differenzial der Brücke Elektrik mit einer erzwungenen elektrischen Verriegelung ausgestattet.

Dritter von der Organisation hergestellter Typ Zexel Torsen(T-3) und wird hauptsächlich für Mittendifferenziale verwendet. Wie beim zweiten Typ verwendet dieses Differential Schrägverzahnungen der Achswellen und Schrägverzahnungen der Satelliten. Die Achsen der Satelliten sind parallel zu den Halbachsen. Die planetarische Struktur der Struktur ermöglicht eine Verschiebung der Nenndrehmomentverteilung zu Gunsten einer der Achsen. Zum Beispiel hat das T-3-Differential, das beim Runner der 4. Generation verwendet wird, eine nominelle Drehmomentverteilung von 40/60 zu Gunsten von Hinterachse... Dementsprechend wird der gesamte Bereich des Teilsperrbetriebs verschoben: von (vorne/hinten) 53/47 auf 29/71. Generell ist die Verschiebung der Nennmomentenverteilung zwischen den Achsen im Bereich von 65/35 bis 35/65 möglich. Der Betrieb der Teilblockierung sorgt für eine 20-30%ige Umverteilung der auf die Achswellen übertragenen Momente. Außerdem macht diese Struktur des Differentials es kompakt, was wiederum das Design vereinfacht und das Layout des Verteilergetriebes verbessert.

Die oben genannten Differentiale sind im Motorsport sehr beliebt. Darüber hinaus verbauen viele Hersteller solche Differenziale in ihren Modellen serienmäßig, sowohl als Mittel- als auch als Querachs-Differential. Toyota installiert solche Differenziale beispielsweise sowohl bei Pkw (Supra, Celica, Rav4, Lexus IS300, RX300 usw.) als auch bei SUVs (4Runner (Hilux Surf), Land-Cruiser, Mega-Cruiser, Lexus GX470) und Bussen (Coaster .). Kleinbus). Diese Differentiale erfordern keine speziellen Öladditive (im Gegensatz zu reibungsbasierten Differentialen), jedoch ist es besser, ein Qualitätsöl für belastete Hypoidgetriebe zu verwenden.

Differenzialbetriebssteuerung mit elektronischen Bremskraftregelsystemen (Traktionskontrolle usw.)

In der modernen Automobilindustrie kommen immer mehr elektronische Fahrzeugsteuerungssysteme zum Einsatz. Es ist bereits selten, Autos zu finden, die nicht mit einem ABS-System ausgestattet sind (das das Blockieren der Räder beim Bremsen verhindert). Darüber hinaus begannen seit Ende der 80er Jahre des letzten Jahrhunderts führende Hersteller, ihre Flaggschiff-Modelle mit Traktionskontrollsystemen für Radtraktion und Radhaftung zu vervollständigen. Zum Beispiel installierte Toyota 1989 die Traktionskontrolle beim Lexus LS400 (90). Das Funktionsprinzip eines solchen Systems ist einfach: universelle (auch ABS dienende) Rotationssensoren an geregelten Rädern erfassen den beginnenden Schlupf eines Rades der Achse relativ zum anderen und das System bremst das durchgeschleuderte Rad automatisch ab und erhöht dadurch die Last darauf und zwingt das Differential, das Drehmoment durch das Rad mit guter Straßenhaftung entsprechend zu erhöhen. Bei starkem Schlupf kann das System auch die Kraftstoffzufuhr zu den Zylindern begrenzen. Der Betrieb eines solchen Systems ist sehr effektiv, insbesondere bei Fahrzeugen mit Hinterradantrieb. In der Regel lässt sich ein solches System mit einer Taste am Armaturenbrett zwangsweise deaktivieren. Im Laufe der Zeit wurde die elektronische Bremskraftregelung verbessert und um neue Funktionen ergänzt, die neben ABS und TRAC arbeiten. (zB Lenkradentsperrung Differenzialsteuerung für erfolgreichere Kurvenfahrt). Alle Hersteller nannten diese Funktionen unterschiedlich, aber die Bedeutung blieb gleich. So wurden diese Systeme in Autos und SUVs mit Allradantrieb eingebaut, und in einigen Fällen sind sie das einzige Mittel zur Kontrolle der Traktion und zur Umverteilung des Drehmoments zwischen den Achsen und Rädern (Mercedes ML, BMW X5). Wenn der SUV mit mehr ausgestattet ist mit ernsten Mitteln Drehmomentverteilung (Selbstsperrdifferenziale und Hardlocks) ergänzt die elektronische Bremskraftregelung diese Mittel sehr erfolgreich. Ein gutes Beispiel dafür ist ausgezeichnete Handhabung und die Geländegängigkeit der neuesten Generation der Toyota SUVs 4Runner (Hilux Surf), Prado, Lexus GX470. Als Vertreter derselben Plattform verfügen sie über ein Torsen T-3 Zwischenachsdifferenzial mit der Möglichkeit des harten Blockierens sowie elektronisches System Bremskraft- und Traktionskontrolle mit einer Vielzahl von Funktionen, die dem Fahrer helfen, das Fahrzeug zu kontrollieren.

Differenziale, selbstsperrend aus der Drehzahldifferenz. Arbeitsbedingte Reibungskräfte:

Englischer Name: Friction Based Traction Adding Devices (FBTAD) oder Limited Slip Differential (LSD).

Differential mit begrenztem Schlupf. Reibscheiben, Kegel oder Zahnräder werden üblicherweise verwendet, um den gegenseitigen Radschlupf zu reduzieren. Blockieren Sie das Differential nicht zu 100 %.

Hergestellte Differentiale:

Eaton Sperrdifferenzial

Auburn (Kegelprinzip)

Vari-Lok der Dana-Organisation

Meritor Organization Traction Equalizer (ehemals Rockwell International)

LSD KAAZ-Organisation

Sowie verschiedene Automobilunternehmen nur für ihre eigenen Autos.

Mechanisch, gemischter Typ und andere:

Englischer Name: Speed ​​Sensing Traction Adding Devices (SSTAD) oder Automatic Locking.

Funktionsprinzip:

ein) mechanisch.

Differential mit automatischer Sperre (englisch: Locker). Als Verriegelungsmechanismus werden Nockenkupplungen verwendet. Bei gegenseitigem Radschlupf wird das Differenzial automatisch bei 100 % gesperrt.

Hergestellte Differentiale:

Lock-Right PowerTrax, Detroit Locker, Detroit Weiches Schließfach, Detroit EZ-Locker TracTech-Organisationen, Gov-Lock Eaton-Organisationen (alle GM-Fahrzeuge) - Design verwendet sowohl Reibscheiben als auch Zahnräder

B) Silikonflüssigkeit (viskose Kupplung);

v) Raddrehzahlsensoren und Bremsen. Anwendungsbeispiel: ML-320 Mercedes.

Differenziale, selbstsperrend aus der Drehmomentdifferenz

Englischer Name: Torque Sensing Traction Adding Devices (TSTAD).

Funktionsprinzip: Schneckengetriebe. Erfunden von der Gleason Organisation in den 50er Jahren. Blockieren Sie das Differential nicht zu 100 %.

Hergestellte Differentiale: TorSen, TrueTrac, Quaife, Powr-Trak

Manuelle Differenziale

Englischer Name: Manual Operated Traction Adding Devices (MOTAD)

Funktionsprinzip: Druckluft, Magnet, Elektromotor.

Differential mit manueller, dh erzwungener , Locking (englisch: Manual Locking). Als Verriegelungsmechanismus werden Nockenkupplungen verwendet. Wenn der Knopf eingeschaltet ist, ist das Differential auf 100 % gesperrt.

Hergestellte Differentiale:

ARB Air Locker (für fast alle Marken),

KAM Achsdifferenzialsperre (für Land Rover und Suzuki). Anmachen Druckluft oder Kabel

Vakuum-Differentialsperreinheit von Jack McNamara Differential Specialist Pty. GmbH. (für Land Rover und Toyota). Einschalten durch Vakuum

Ox Locker OX TRAX, INC. Inklusive Kabel

TracTech Elektrisch betätigtes Sperrdifferenzial

K&S Vakuumschrank

Tochigi Fuji Sangyo Sperrdifferential. Passt auf Jeep Rubicon

Und auch Automobilfirmen nur für ihre Autos (Mercedes, Toyota, Mitsubishi)

Was sind die Sperren für Jeep Cherokee und Grand Cherokee Achsen?

Notiz:

Der Cherokee (einige Modelle) wurde mit einer Hinterachse des DANA-44-Modells (Abschlepppaket) ausgestattet.

Auf dem Cherokee seit 1995 (aber gelegentlich auf mehr frühe Modelle) begann, die Chrysler 8.25-Brücke zu setzen. Zwei Varianten: mit 27 und 29 Splines an den Enden der Achswellen. Für das 27-Spline-Modell ist alles geeignet, was für die DANA-30- und 35-Brücken gilt. Beim 29-Spline-Modell ist alles komplizierter: Die AMC-20 (CJ of the 80er)-Brücke hat auch 29 Splines und Sie kann dies mit Ihrem Einfallsreichtum verwenden.

Der DANA-44 (mit Aluminium-Karosserie) ist optional auf dem Grand Cherokee, der sich unter starker Belastung (schwach und "gern" platzt, verbiegt sich unter starker Belastung) nicht besonders gut zeigt.