Was ist ein Differential und wie funktioniert es. Differentialsperre im Detail: was es ist, wie es funktioniert und wofür es ist

Das Differential in einem Auto erfüllt die folgenden drei Aufgaben:

1. Das Differential überträgt die Motorleistung auf die Räder des Autos.
2. Es ist der letzte Schritt, um die Anzahl der Umdrehungen an den Rädern zu reduzieren (wir erinnern uns daran, dass das Getriebe den ersten solchen Schritt macht) und somit das auf die gleichen Antriebsräder übertragene Drehmoment zu erhöhen.
3. Kraftübertragung auf die Antriebsräder (immer an gerade Zahl Räder an einer Achse: zwei oder alle vier), lässt das Differenzial jedes von ihnen mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten rotieren (genau davon hat das Differenzial seinen Namen verdient).

In diesem Artikel erfahren Sie, warum Ihr Auto unterschiedliche Raddrehzahlen benötigt, wie es bereitgestellt wird, was ein Differenzial ist, wie ein Differenzial funktioniert und was seine Hauptnachteile sind. Wir werden uns auch einige seiner Typen ansehen.

Wozu dient ein Differential?

Autoräder drehen sich mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten, insbesondere bei Kurvenfahrten. Sie können in der Animation unten sehen, dass jedes Rad beim Drehen des Autos eine ganz andere Strecke zurücklegt und dass die inneren Räder eine viel kürzere Strecke zurücklegen als die äußeren. Da die Geschwindigkeit gleich der Distanz dividiert durch die benötigte Zeit ist, um diese Distanz zurückzulegen, drehen sich die Räder, die eine kürzere Distanz zurücklegen, mit einer geringeren Geschwindigkeit: Wenn Sie beispielsweise nach links abbiegen, drehen sich die linken Räder langsamer als die die richtigen und umgekehrt. Zu beachten ist auch, dass die Vorderräder einen anderen Weg zurücklegen als die Hinterräder.

Klicken Sie hier, um die Animation anzuzeigen

Bei Fahrzeugen mit nur einem Radachsantrieb - seien es die Hinterräder oder die Vorderräder - ist die Drehdifferenz der Vorderräder nach hinten kein Problem. Da keine Verbindung zwischen ihnen besteht, drehen sie sich unabhängig voneinander. Aber die Antriebsräder sind miteinander verbunden, so dass ein Motor und ein Getriebe beide Räder antreiben müssen, und zwar mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten. Aber was ist, wenn wir nur einen Motor haben?! Wenn Ihr Auto nicht mit einem Differenzial ausgestattet ist, sollten die Räder durch Erzwingen einer Drehung mit derselben Geschwindigkeit miteinander blockiert werden. Dies würde Kurvenfahrten - auch in leichtem Winkel - erschweren: Bei solchen Autos muss, um wenden zu können, einer der Reifen rutschen oder der andere rutschen. Und das wird bei modernen Reifen und asphaltierten Straßen viel Kraft kosten. Diese Kraft müsste über die Achse von einem Rad auf das andere übertragen werden, wodurch die Achskomponenten sehr stark belastet werden.

Mit diesem Problem kommt das Differential tadellos zurecht.

Was ist ein Differential?

Differential ist ein Gerät, das das Motordrehmoment in zwei Pfade mit Ausgängen aufteilt, wodurch jeder Ausgang mit einer anderen Geschwindigkeit rotieren kann.

Das Differenzial ist für alle modernen Pkw und LKW wie viele andere Fahrzeuge mit Allradantrieb... Außerdem alle Autos mit Allradantrieb müssen ein Differential zwischen jedem Antriebsradsatz an derselben Achse haben, und außerdem benötigen sie ein Differential zwischen den Vorder- und Hinterradpaaren (denken Sie an den Anfang des Artikels - da die Vorderräder eine andere Strecke zurücklegen als die Hinterräder, wenn sich das Auto in eine andere als die direkte Richtung bewegt?).

Jedoch einige Autos mit Allradantrieb haben kein Differential zwischen Vorder- und Hinterrädern, sondern diese Radpaare sind eng miteinander verbunden, so dass sich Vorder- und Hinterräder mit der gleichen Geschwindigkeit drehen müssen. Aus diesem Grund empfehlen die Hersteller, solche Autos nicht im Allradmodus auf harten Oberflächen zu fahren, sondern nur im Gelände einzuschalten.

Lassen Sie uns nun herausfinden, wo sich das Differential je nach Antriebsart des Autos normalerweise im Auto befindet:

Wie funktioniert ein Differential?

Wir beginnen mit dem einfachsten Differentialtyp namens offenes Differential... Aber zuerst müssen wir noch einige Begriffe lernen – schauen Sie sich das Bild unten an, dort finden Sie die Hauptkomponenten der Differentialoperation:

Somit besteht das Differential aus den folgenden Hauptteilen:

1. Antriebswelle - überträgt das Drehmoment und leitet es vom Getriebe zum Anfang des Differentials
2. Das Antriebszahnrad der Antriebswelle ist ein kleines schrägverzahntes Zahnrad in Form eines Kegels, das verwendet wird, um an den Differentialmechanismus zu koppeln
3. Hohlrad - Ein angetriebenes Zahnrad, ebenfalls in Form eines Kegels, wird vom Antriebszahnrad angetrieben (rotiert). Das Ritzel und das angetriebene Ritzel werden zusammengenommen als Hauptzahnrad und sie dienen der letzte Schritt eine Abnahme der Drehgeschwindigkeit, die letztendlich die Räder erreicht (das Hohlrad ist immer kleiner als das Antriebsrad, was bedeutet, dass das Antriebsrad viel gemacht werden muss mehr Revolutionen bis der Anhänger nur eine Umdrehung um sich selbst macht).
4. Die Achsgetriebe sind die letzten Gänge im Übertragungsweg von der Antriebswelle zu den Rädern.
5. Satelliten sind ein Planetenmechanismus, der eine Schlüsselrolle bei der Sicherstellung des Unterschieds der Raddrehung beim Drehen spielt.
6. Achswellen sind Wellen, die sich vom Differential direkt zu den Rädern erstrecken.

Kommen wir nun zum wichtigsten und wichtigsten Verständnis der Funktionsweise des Differentials und sehen uns die folgenden Animationen an, wie die oben genannten offenen Differentialkomponenten in zwei Fällen funktionieren:

• Wenn das Auto geradeaus fährt.
• Wenn das Auto dreht.

Überzeugen Sie sich selbst - alles ist ganz einfach:

Klicken Sie auf die Schaltfläche "Drehen", um zu sehen, wie das Differential während einer Kurve funktioniert, und auf "Geradeaus fahren", um zu sehen, wie sich seine Komponenten bei einer geraden Bewegung bewegen

Wie wir sehen, dreht sich, wenn wir direkt in unserem Auto fahren, tatsächlich der gesamte Differentialmechanismus mit der gleichen Geschwindigkeit: der Drehzahl Eingangswelle gleich der Drehzahl der Achswellen und dementsprechend der Drehzahl der Räder ist. Aber sobald wir das Lenkrad ein wenig drehen, ändert sich die Situation, und jetzt kommen die Satelliten in ihre Hauptrolle, die aufgrund der unterschiedlichen Belastung der Räder entsperrt werden (wenn ein Rad versucht zu rutschen, schneller durchdrehen) , und die gesamte Kraft des Motors fließt jetzt durch sie. Und aufgrund der Tatsache, dass die beiden Satelliten zwei unabhängige Gänge sind, stellt sich heraus, dass sie unterschiedliche Drehzahlen auf die Achswellen übertragen, als ob sie sie verdoppeln würden, aber nicht die gesamte Leistung gleichmäßig teilen, sondern übertragen höchste Macht das Rad, das sich weiterbewegt äußere Kante während Sie das Auto drehen und dementsprechend mehr drehen (die Drehzahl erhöhen). Und der Unterschied in der übertragenen Leistung ist umso stärker, je steiler die Maschine dreht (genauer gesagt, je kleiner der Wenderadius dieser Maschine).

Was ist der Hauptnachteil des Differentials?

Ein offenes Differential überträgt die Drehung auf das eine oder andere Rad in fast jedem Verhältnis, einschließlich eines 100 / 0%-Verhältnisses - wenn eines der Antriebsräder das gesamte Drehmoment auf sich nimmt. Gleichzeitig erfolgt die Verteilung einer solchen Drehung zwischen den Rädern, wenn sich die Last auf diesen Rädern (und mit ihnen auf der Achswelle) ändert - dh ein Rad mit einer geringeren Last erhält in einer Kurve mehr Drehung. Aber hier liegt einer erheblicher Nachteil, die unter bestimmten Bedingungen auftritt, nämlich wenn sich beide Antriebsräder in Schlamm, Schnee oder Eis befinden und das Auto zu rutschen beginnt - in diesem Fall erhält das Rad, das weniger Bodenhaftung hat, den Löwenanteil der Drehung. Einfach ausgedrückt, wenn Sie zum Beispiel im Schnee stecken bleiben und "auf dem Bauch" sitzen - wenn ein Rad an der Schneeoberfläche haftet und das zweite vollständig in der Luft hängt, dann wird nur dieses Rad empfangen Kraft durch die entsprechende Verteilung entlang der Differentialachswellen, die aufgehängt ist und sich hilflos in der Luft dreht. Besonders akut dieses Problem steht für Geländewagen und Geländewagen.

Welche Arten von Differenzialen gibt es?

Die Lösung für diese Probleme ist Differential erhöhte Reibung (LSD, auch genannt Sperrdifferenzial). Differentiale mit begrenztem Schlupf verwenden verschiedene Mechanismen, um eine normale Differentialwirkung in verschiedene Bedingungen Fahrt. Wenn das Rad rutscht, ermöglicht dieses Differential, dass mehr Drehmoment auf das rutschfeste Rad übertragen wird.

Bei SUVs und Geländewagen kommen auch Differenziale mit manueller Abschaltung zum Einsatz, die jedoch aus Unwissenheit sehr oft nicht vor versehentlichem Abkoppeln oder Abkoppeln zum falschen Zeitpunkt geschützt sind – Tatsache ist, dass die Möglichkeit der Abschaltung des Differenzials am go bringt seinen möglichen Zusammenbruch und dieses häufige Problem mit sich.

Was ist eine Viskosekupplung (Viskosekupplung)?

Viskosekupplungen finden sich am häufigsten in allen Allradfahrzeugen. Und wenn Sie einen Artikel über das Funktionsprinzip eines Drehmomentwandlers gelesen haben, sollten Sie wissen, dass die Viskosekupplung ein ähnliches Betriebsschema hat. Es wird häufig verwendet, um die Hinterräder mit den Vorderrädern zu verbinden, so dass, wenn ein Radsatz zu rutschen beginnt, Drehmoment auf den anderen Satz übertragen wird, wodurch das oben beschriebene Problem des brennenden Rades gelöst wird.

Eine Viskosekupplung hat zwei Plattensätze in einem abgedichteten Gehäuse, das mit einer viskosen Flüssigkeit (etwas viskoser als beispielsweise Getriebeöl) gefüllt ist. Mit jeder Abtriebswelle ist ein Plattensatz verbunden. V normale Bedingungen beide Plattensätze und ihr Anteil der viskosen Flüssigkeit bewegen sich mit der gleichen Geschwindigkeit. Wenn jedoch eine Achse versucht, sich schneller zu drehen, vielleicht weil sie rutscht, drehen sich die mehreren Platten, die den Rädern dieser Achse entsprechen, schneller als die anderen. Die viskose Flüssigkeit zwischen den Platten versucht die schnelleren Scheiben einzuholen und treibt dadurch die langsameren Scheiben an. Dadurch wird mehr Drehmoment auf die langsamer drehenden Räder übertragen, die nicht durchrutschen.

Viskosekupplungsvorrichtung

Beim Wenden ist der Geschwindigkeitsunterschied zwischen den Rädern einer Achse nicht so groß, wie wenn eines der Räder einfach durchrutscht. Je schneller sich die Platten relativ zueinander drehen, desto mehr Drehmoment wird auf die Kupplung aufgebracht. Die Kupplung verhindert nicht, dass sich die Kurven drehen, da das während der Drehung übertragene Drehmoment gering ist.

Ein einfacher Versuch mit einem Ei hilft, das Verhalten der viskosen Kupplung zu erklären. Wenn Sie ein Ei auf die Küchentheke legen, werden die Schalen, das Eiweiß und das Eigelb unbeweglich. Aber wenn Sie anfangen, das Ei zu drehen, bewegt sich die Schale des Eies mit mehr schnelle Geschwindigkeit als das Protein, und das Protein ist etwas schneller, ich esse das Eigelb, aber das Eigelb holt dann schnell auf. Übrigens, um sich dieser Worte zu vergewissern, führen Sie ein Experiment durch, sobald Sie ein Ei haben: Drehen Sie es schnell genug, und stoppen Sie es, dann lassen Sie das Ei einfach los und es beginnt sich wieder zu drehen (naja, oder zumindest zucken in Richtung der vorherigen Drehung) ... In diesem Experiment haben wir die Reibung zwischen der Schale, dem Eiweiß und dem Eigelb verwendet und Kraft nur auf die Schale ausgeübt. Zuerst wickelten wir die Schale tatsächlich ab, und mit einiger Verzögerung hinter der Schale begann sich aufgrund der Reibung das Weiß abzuwickeln und dann das Eigelb. Und als wir die Schale stoppten, übte die gleiche Reibung – zwischen dem sich noch bewegenden Eigelb, dem Weiß und der Schale – eine Kraft auf die Schale aus, wodurch sie beschleunigt wurde. Bei einer viskosen Kupplung wird die Kraft zwischen der Flüssigkeit und den Plattensätzen also genauso übertragen wie zwischen dem Eigelb, dem Eiweiß und der Schale.

Was ist ein Torsen-Differential?

Das Torsen-Differential ist ein rein mechanisches Gerät: Es ist weder an Kupplungen noch an viskose Flüssigkeiten gebunden und im Wesentlichen ein ziemlich einfacher Mechanismus, der einem offenen Differenzial sehr ähnlich ist.

Der Torsen funktioniert wie ein offenes Differential, wenn das Drehmoment zwischen den beiden Antriebsrädern gleich ist. Sobald jedoch eines der Räder an Traktion verliert, führt die Drehmomentdifferenz dazu, dass die Gänge im Torsen-Differential sperren.

Diese Art von Differenzial wird häufig in leistungsstarken und sehr leistungsstarken Allradfahrzeugen verwendet. Wie die Visco-Kupplung wird sie häufig zur Kraftübertragung zwischen Vorder- und Hinterrädern verwendet. Und in dieser Anwendung übertrifft das Torsen-Differential die viskose Verbrennung, da es das Drehmoment konsequent auf die Räder überträgt, bevor das Gleiten tatsächlich beginnt. Verliert ein Radsatz jedoch komplett die Traktion, kann das Torsen-Differential konstruktions- und funktionsbedingt kein Drehmoment auf den anderen Radsatz übertragen.

So sieht ein modernes Torsen-Differential aus.

Übrigens fast alle Hummer-Autos Verwenden Sie ein Torsen-Differential zwischen Vorder- und Hinterachse. Gleichzeitig bietet die Hummer-Bedienungsanleitung eine neue Lösung für das Problem, wenn ein Rad komplett die Traktion verliert: Treten Sie auf das Bremspedal. Durch das Betätigen der Bremse wird das Drehmoment auf die in der Luft befindlichen Räder übertragen und dann auf die Räder übertragen, die das Auto aus dem "Chaos" ziehen können.

Das Differential hat zwei Funktionen:

• Übertragung der Motorenergie auf die Räder, wodurch sie sich mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten drehen können;
• Reduzierung des Übersetzungsverhältnisses vom Motor zu den Rädern;

Bei einem Auto mit Frontantrieb sind die Antriebsräder vorne, bei einem Heckantrieb jeweils hinten. Die Antriebsräder sind so miteinander verbunden, dass der Motor oder das Getriebe beide Räder gleichzeitig drehen kann. Ein weiteres Paar Räder, nennen wir sie angetrieben, sind nicht starr miteinander verbunden und können sich unabhängig voneinander drehen. Wenn Ihr Auto kein Differential hätte, würden sich die Räder mit der gleichen Geschwindigkeit drehen und das Einschalten eines solchen Autos wäre schwierig. Ein Rad müsste dann rutschen. Mit Qualität moderne Straßen und Reifen, wird es viel Kraft kosten, dies zu tun.

Ein Differential ist ein Gerät, das das Drehmoment eines Motors teilt und jedem Rad ermöglicht, sich mit einer anderen Geschwindigkeit zu drehen. Das Differential wird in allen angewendet moderne Autos und Lastwagen sowie viele Fahrzeuge mit Allradantrieb. Bei Fahrzeugen mit Allradantrieb ist das Differenzial auf das vordere und hintere Radpaar gelegt, da jedes Paar vorne liegt. Einige Zeit Allradantriebssysteme hatte kein Differential zwischen Vorder- und Hinterrad.

Differenzial öffnen.
Wir beginnen mit dem einfachsten Differentialtyp, dessen Name offenes Differential ist.
Wenn das Auto geradeaus auf der Straße fährt, drehen sich beide Antriebsräder mit der gleichen Geschwindigkeit. Das Antriebsrad dreht das Abtriebsrad, an dem die Satelliten befestigt sind. Wenn das Fahrzeug geradeaus fährt, dreht sich keiner der Satelliten um seine Achse.
Beachten Sie, dass die Zähnezahl der Antriebswelle kleiner ist als Zahnrad... Vielleicht haben Sie schon einen Begriff gehört wie Verhältnis Hinterachse... Bei einer Übersetzung von 4 bis 10 bedeutet dies, dass sich die Zähnezahl des Ritzelrades auf die Zähnezahl des Zahnrads von 4 bis 10 bezieht.
Wenn sich das Auto dreht, drehen sich die Räder mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten.
In der obigen Animation sehen Sie, dass sich die Satelliten beim Drehen zu drehen beginnen, wodurch sich die Räder mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten bewegen können.

Differenzial und Traktion.
Ein offenes Differenzial erzeugt für jedes Rad immer das gleiche Drehmoment.
Es gibt zwei Faktoren, die bestimmen, wie viel Drehmoment auf das Rad aufgebracht wird:

• Radgriff;
• Motorleistung;

Bei trockener Fahrbahn und guter Haftung des Rades bestimmt das auf das Rad aufzubringende Drehmoment Motor und Getriebe. Bei schlechter Radhaftung, beispielsweise auf Eis, wird das Drehmoment auf einen solchen Wert begrenzt, bei dem die Räder nicht rutschen. Somit muss auch bei ausreichendem Drehmoment des Motors für eine gute Traktion gesorgt werden.

Auf dünnem Eis.
Damit die Räder beim Anfahren nicht durchrutschen, müssen Sie beim Fahren auf Eis aus dem zweiten oder gar dritten Gang anfahren. Dadurch wird weniger Drehmoment auf die Räder übertragen.
Und was passiert, wenn man Lenkrad wird auf dem Boden sein und der zweite auf dem Eis? Bei einer Maschine mit offenem Differential liegt ein Problem vor.
Dabei ist zu beachten, dass ein offenes Differenzial das gleiche Drehmoment auf beide Räder überträgt. Das maximale Drehmoment wird durch das Drehmoment begrenzt, das auf ein Rad auf Eis ausgeübt werden kann, das sehr klein ist und ein Rad mit guter Traktion das gleiche Drehmoment erhält. Dadurch bewegt sich das Auto sehr langsam.
Geländewagen.
Ein offenes Differenzial kann beim Fahren über unwegsames Gelände viele Unannehmlichkeiten verursachen. Auch wenn das Auto voll gefahren ist und ein offenes Differential hat, kann es trotzdem stecken bleiben. Wenn einer der vorderen oder Hinterräder wird vom Boden abheben und in der Luft rotieren und es wird unmöglich sein, sich zu bewegen.
Die Lösung für dieses Problem ist ein Sperrdifferenzial. Das Sperrdifferential verwendet verschiedene Mechanismen, um ein normales Geschwindigkeitsdifferential sicherzustellen. Wenn eines der Räder rutscht, wird dieses Drehmoment auf das andere Rad übertragen.
Viskose Kupplung.
Viskosekupplungen werden häufig in Fahrzeugen mit Allradantrieb verwendet. Es wird normalerweise verwendet, um die Front- und Rückenpaar Räder, während bei Schlupf an den Vorderrädern das Drehmoment auf die Hinterräder übertragen wird und umgekehrt.
Die Viskosekupplung hat zwei Plattensätze in einem abgedichteten Gehäuse, das wie oben gezeigt mit Flüssigkeit gefüllt ist. Jeder Plattensatz ist mit einer Welle verbunden. Unter normalen Bedingungen rotieren beide Plattensätze mit der gleichen Geschwindigkeit in der Flüssigkeit.
Wenn ein Radpaar schneller durchdreht, deutet dies darauf hin, dass die Räder durchdrehen. Der Plattensatz, der diesem Rad entspricht, beginnt sich schneller zu drehen, aber aufgrund der Eigenschaften der Flüssigkeit werden die Geschwindigkeiten der Platten der Hinter- und Vorderräder ausgeglichen. Auf die rutschfesten Räder wird ein höheres Drehmoment aufgebracht.

Wenn beispielsweise die Vorderräder eines Autos durchdrehen, schließt die Visco-Kupplung und überträgt das Moment auf die Hinterachse. Beim Wenden ist der Geschwindigkeitsunterschied geringer als beim Durchdrehen eines Rades. Je schneller sich die Scheiben relativ zueinander drehen, desto mehr Drehmoment wird von der Viskosekupplung übertragen. Bei Kurvenfahrt stört die Kupplung nicht, da das Drehmoment bei Kurvenfahrt sehr gering ist. Die Drehmomentübertragung erfolgt erst, wenn das Gleiten beginnt. Ein einfaches Experiment mit einem Ei hilft Ihnen zu verstehen, wie die Viskosekupplung funktioniert. Wenn Sie ein Ei auf den Küchentisch legen, werden die Schale und das Eigelb unbeweglich. Wenn Sie nun das Ei abwickeln, versucht das Eigelb, die Schale einzuholen.
Um zu beweisen, dass sich das Eigelb dreht, stoppen Sie das Ei schnell und lassen Sie es dann wieder los - das Ei dreht sich (es sei denn, es ist natürlich hart gekocht). In diesem Experiment nutzen wir die Reibungskraft zwischen Schale und Dotter. Bei einer Viskosekupplung wird wie bei einem Ei eine Kraft zwischen der Flüssigkeit und dem Plattensatz ausgeübt.
Selbstsperrendes Differential.
Das Sperrdifferential besteht aus den gleichen Teilen wie das offene, zusätzlich wird ein elektrischer, pneumatischer oder hydraulischer Mechanismus hinzugefügt, um die beiden Ausgangszahnräder miteinander zu sperren. Dieser Mechanismus wird normalerweise manuell mit einem Schalter aktiviert, nach der Aktivierung drehen sich beide Räder mit der gleichen Geschwindigkeit. Wenn ein Rad vom Boden abhebt, dreht sich das andere weiter, als ob sich nichts geändert hätte.
Torsen-Differential - sauber mechanische Vorrichtung und enthält keine Elektronik oder viskose Flüssigkeiten. Sobald ein Rad die Traktion verliert, bindet das System die Räder zusammen. Wird beispielsweise ein Torsen-Differential mit einer Übersetzung von 5:1 ausgelegt, lässt dies die fünffache Belastung eines Rades mit guter Traktion zu. Torsen gleicht das Drehmoment nicht an den Rädern aus, sondern leitet es an die stärker „belastete“ Achse.

Während der Fahrt wird das Drehmoment vom Hauptzahnrad und Differenzial auf die Antriebsräder übertragen. ermöglicht es Ihnen, das übertragene Drehmoment zu erhöhen oder zu verringern und gleichzeitig die Drehzahl der Räder zu reduzieren und entsprechend zu erhöhen. Die Übersetzung im Hauptgang ist so gewählt, dass das maximale Drehmoment und die Drehzahl der Antriebsräder die optimalen Werte für bestimmtes Auto... Außerdem ist der Achsantrieb sehr oft Thema des Autotunings.

Achsantriebsvorrichtung

Im Grunde ist der Achsantrieb nichts anderes als ein Untersetzungsgetriebe, bei dem das Antriebszahnrad mit Sekundärwelle Der Kontrollpunkt und der gefahrene - mit den Rädern des Autos. Typ Zahnverbindung die Hauptzahnräder unterscheiden sich in folgende Typen:

• zylindrisch - wird in den meisten Fällen bei Autos mit Queranordnung und Getriebe und Frontantrieb;
• konisch - es wird sehr selten verwendet, da es hat große Abmessungen und hohes Niveau Lärm;
• Hypoid - die gefragteste Sorte Hauptzahnrad, die bei den meisten Autos mit Klassiker verwendet wird Heckantrieb... Das Hypoidgetriebe ist klein und niedriges Niveau Lärm;
• wurm - aufgrund der mühsamen Herstellung und der hohen Kosten praktisch nicht für Autos verwendet.

Es ist auch erwähnenswert, dass Fahrzeuge mit Front- und Heckantrieb anderer Standort Hauptzahnrad. V Fahrzeuge mit Frontantrieb mit Queranordnung des Kontrollpunktes und Triebwerk, befindet sich der zylindrische Achsantrieb direkt im Getriebegehäuse.

Bei Fahrzeugen mit klassischem Heckantrieb ist der Achsantrieb im Antriebsachsgehäuse verbaut und ist mit dem Getriebe über verbunden. Ins Funktionale Hypoidübertragung Auto mit Heckantrieb beinhaltet auch eine 90-Grad-Drehung aufgrund von Kegelrädern. Trotz Verschiedene Arten und der Standort, der Zweck des Hauptfahrwerks bleibt unverändert.

Differential Auto

Differential Auto am häufigsten mit dem Hauptgetriebe kombiniert bzw. im Getriebegehäuse bzw. im Hinterachsgehäuse untergebracht. Zwischen den Antriebsachsen eines allradgetriebenen Fahrzeugs kann aber auch ein Differenzial eingebaut werden. Das Differential ist und wird in folgende Typen unterteilt:

• kegelrad - in den meisten Fällen wird es zusammen mit dem Hauptzahnrad zwischen den Rädern einer Antriebsachse installiert;
• zylindrisch - am häufigsten verwendet, um Leitachsen zu entkoppeln Fahrzeuge mit Allradantrieb;
• Schneckengetriebe - ist universell und wird sowohl zwischen den Rädern als auch zwischen den Antriebsachsen installiert.

Der Hauptzweck des Differentials besteht darin, das Drehmoment zwischen den Rädern des Autos zu verteilen und ihre Drehfrequenz relativ zueinander zu ändern. Zum Beispiel das Auto ohne Differenzial zu drehen wäre einfach unmöglich, da beim Drehen zwangsläufig das äußere Rad mit einer höheren Frequenz rotieren muss als das innere.

Differentiale sind symmetrisch und asymmetrisch. Das symmetrische Differenzial überträgt das gleiche Drehmoment auf beide Räder und wird meist in Verbindung mit dem Achsantrieb verbaut. Ein asymmetrisches Differenzial ermöglicht die Übertragung von Drehmomenten in unterschiedlichen Proportionen und ist dazwischen eingestellt.

Das Differential besteht aus einem Gehäuse, Ritzel und Seitenrädern. Die Karosserie ist in der Regel auf das Abtriebsrad des Achsantriebs ausgerichtet. Die Ritzel spielen die Rolle eines Planetenuntersetzungsgetriebes und verbinden die Seitenräder mit dem Differentialgehäuse. Halbachs-(Sonnen-)Getriebe sind mit den Antriebsrädern über Halbwellen auf Keilwellengelenken verbunden.

Mit allen Vorteilen des einfachsten Differentials es gibt auch einen nachteil... Tatsache ist, dass die Geschwindigkeit nicht nur im Verhältnis 50/50, 40/60 oder 35/65, sondern auch 0/100 auf die Räder verteilt werden kann. Das heißt, absolut das gesamte Drehmoment kann auf ein Rad des Autos übertragen werden, während das zweite Rad absolut statisch ist. Dies passiert, wenn das Auto im Schlamm oder Eis feststeckt.

aber moderne Differentiale perfekter und praktisch frei von diesem Nachteil. Viele Differentiale haben harte automatische oder manuelle Sperren. Darüber hinaus sind moderne Pkw mit Allradantrieb mit einem System ausgestattet Richtungsstabilität, die auf der optimalen Drehmomentverteilung zwischen den Achsen und einzelnen Rädern in Abhängigkeit von der Flugbahn basiert.

Bei einem Auto ist das Differenzial für die Drehmomentverteilung zwischen den Antriebsrädern verantwortlich und lässt die Räder unter bestimmten Bedingungen auch mit unterschiedlichen Winkelgeschwindigkeiten rotieren.

Lesen Sie in diesem Artikel

Wo befindet sich das Differential in der Fahrzeuggetriebevorrichtung, Arten von Differentialen

Wie Sie wissen, sind Autos Frontantrieb, Heckantrieb und Allradantrieb. Zur Lage des Differentials:

• wenn der Antrieb über die Vorderräder erfolgt, ist das Differenzial in sich;
• bei einem Auto mit Heckantrieb ist das Differential im Hinterachsgehäuse eingebaut;
• in Autos mit Allradantrieb zum Antrieb der Antriebsräder befindet sich das Differenzial in der Vorder- und Hinterachse und zum Antrieb der Antriebsachsen ist der Mechanismus in Verteilergetriebe(Handzettel).

Differentiale sind auch Zwischenachs- und Zwischenachsdifferentiale. Wenn das Differential zum Antrieb der Antriebsräder verwendet wird, ist es Querachsdifferenzial... Bei Allradfahrzeugen befindet sich das Mittendifferenzial zwischen den Antriebsachsen.

Hinsichtlich der Geräte- und Konstruktionsmerkmale basiert das Differential auf einem Planetengetriebe. Angesichts des Typs Ausrüstung, die im Getriebe verwendet wird, kann das Differential (Getriebe) sein: Kegel, Zylinder, Schnecke. Schauen wir uns nun den Aufbau und die Funktionsweise des Differentials genauer an.

Differentialvorrichtung und Funktionsprinzip

Beginnen wir mit dem ersten Typ. Ein Kegelraddifferential fungiert oft als Querachsdifferential. Ein zylindrisches Differential findet sich normalerweise bei Allradantrieb und wird zwischen den Achsen platziert. Das Schneckendifferential ist universell, sodass Sie den Mechanismus sowohl zwischen die Räder legen als auch als Zwischenachse verwenden können.

In diesem Fall ist das Kegeldifferential am häufigsten und Grundelemente seine Designs werden aktiv in der Vorrichtung anderer Arten von Differentialen verwendet. Betrachten Sie deshalb beispielhaft den Aufbau und die Wirkungsweise des Kegeldifferentials.

• Das Kegeldifferenzial ist also, wie oben erwähnt, eigentlich Planetengetriebe... Die Konstruktion umfasst Halbachsgetriebe und Satelliten, die sich im Gehäuse (Differenzialtopf) befinden.

Das Drehmoment wird vom Hauptzahnrad auf das Gehäuse übertragen und dann über die Satelliten auf die Seitenzahnräder übertragen. Auch das angetriebene Hauptzahnrad ist an der Karosserie befestigt (starre Halterung). Achsen sind in der Karosserie eingebaut, Satelliten drehen sich auf den Achsen.

Die Satelliten selbst, die die Funktion des Planetengetriebes umsetzen, ermöglichen die Verbindung von Gehäuse und Seitenrädern. Unter Berücksichtigung des zu übertragenden Drehmoments können 2 oder 4 vier Satelliten in das Differenzialdesign integriert werden.

Die Sonnenräder (Halbachsgetriebe) übertragen das Drehmoment auf die Antriebsräder des Fahrzeugs. Die Übertragung erfolgt über die Halbwellen, die Verbindung der Halbachszahnräder und der Halbwellen erfolgt über die Keilverzahnung.

Halbachszahnräder können links und rechts sein, mit gleicher oder unterschiedlicher Zähnezahl. Bei gleicher Zähnezahl handelt es sich um ein symmetrisches Differential, bei der asymmetrischen Differentialvorrichtung wird eine unterschiedliche Zähnezahl am linken und rechten Zahnrad verwendet.

Im ersten Fall ermöglicht ein symmetrisches Differential eine gleichmäßige Verteilung des Drehmoments entlang der Achsen und unabhängig von der Größe der Winkelgeschwindigkeiten der Antriebsräder.

Ein solches Differenzial wird für den Einbau zwischen den Rädern verwendet (symmetrisches Querachsdifferenzial). Ein asymmetrisches Differential ist in der Lage, das Drehmoment in dem einen oder anderen Verhältnis zu teilen. Dieses Feature ermöglicht den Einsatz zwischen Antriebsachsen.

Kommen wir nun zu den Prinzipien des Differentials. Zunächst arbeitet das symmetrische Differential in drei Hauptmodi. Der erste Modus fährt geradeaus, der zweite fährt in einer Kurve und der dritte fährt auf Straßen mit schlechter Haftung (Schlamm, Eis usw.).

Wenn das Auto geradeaus fährt, erfahren die Räder den gleichen Widerstand. Es erfolgt eine Drehmomentübertragung vom Hauptzahnrad auf das Differentialgehäuse. Die Satelliten bewegen sich mit der Karosserie, die wiederum Drehmoment auf die Antriebsräder überträgt.

Unter Berücksichtigung der Tatsache, dass die Drehung der Satelliten auf den Achsen nicht stattfindet, erfolgt die Bewegung der Halbachsgetriebe mit gleicher Winkelgeschwindigkeit, die Drehzahl des linken und rechten Getriebes ist gleich der Drehzahl des Abtriebsrades des Hauptantriebs.

Wenn das Fahrzeug jedoch in eine Kurve einfährt, wird das näher am Zentrum liegende Rad (innerer Antrieb) stärker belastet und erfährt mehr Widerstand als das äußere Rad (am weitesten vom Zentrum der Kurve entfernt).

Durch eine Erhöhung der Last verlangsamt das innenliegende Halbachsgetriebe die Rotation etwas, was dazu führt, dass die Satelliten beginnen, sich um ihre Achse zu drehen. Eine solche Drehung der Satelliten führt zu einer Erhöhung der Drehzahl des äußeren Halbachsgetriebes.

• In der Praxis ermöglicht die Möglichkeit, die Antriebsräder mit unterschiedlichen Winkelgeschwindigkeiten zu bewegen, ein schlupffreies Wenden. Das Drehmoment wird übrigens weiterhin gleichmäßig auf die Antriebsräder verteilt.

Wenn das Auto im Schlamm, Schnee oder Eis stehen bleibt, erfährt ein Rad mehr Widerstand als das andere. In diesem Fall leitet das Differential (konstruktionsbedingt) eine beschleunigte Drehung des Kufenrades ein, während das andere Rad langsamer wird.

Eine unzureichende Haftung mit einer Beschichtung ermöglicht jedoch kein hohes Drehmoment am Schleuderrad, und die Besonderheit des symmetrischen Differentials verhindert auch die Entwicklung von der richtige moment am anderen Rad. Oftmals kann das Auto in diesem Fall einfach nicht weiterfahren.

Der Ausweg aus der Situation ist die Notwendigkeit, das Drehmoment am Rad zu erhöhen, das nicht rutscht. Dazu muss das Differential gesperrt sein. Aus diesem Grund haben SUVs zusätzliche Gelegenheit Differenzialsperre, während Personenkraftwagen und sogar einigen modernen Budget-SUVs wird diese Funktion vorenthalten.

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Das Gerät und das Funktionsprinzip eines mechanischen Getriebes. Ansichten mechanische Boxen(Zwei-Welle, Drei-Welle), Eigenschaften, Unterschiede

Das Differential ist das Gerät, das die Verteilung steuert Drehmoment von der Antriebswelle zum Abtrieb, während die Drehzahl jedes einzelnes Element könnte abweichen. 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. In Modellen mit Allradantrieb sind bis zu drei Differenziale eingebaut: zwei Zwischenräder und ein Mitteldifferenzial.

Wir werden ausführlicher darüber sprechen, wie das Mittendifferenzial funktioniert und welche Art von Mittendifferenzial im Allgemeinen sein kann.

Der Zweck des Mittendifferenzials

Das Mittendifferenzial soll das Drehmoment zwischen den Antriebsachsen des Fahrzeugs verteilen und ihnen ermöglichen, sich mit unterschiedlichen Winkelgeschwindigkeiten zu drehen. Ein solches Bedürfnis wird verursacht durch einfache Bedingung Verkehr auf unebenen Oberflächen, wenn das Eigengewicht der Struktur auf die Achse drückt, die sich in einer niedrigeren Position befindet. Beim Bergabfahren wird also ein erheblicher Teil des Moments zugeführt Hinterräder... 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, das die Achsen mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten drehen lässt, sowie ein selbstsperrendes Differenzial oder mit einem Mechanismus manuelle Sperre, die das Drehmoment zwangsweise zwischen den Antriebsachswellen verteilt, je nach Straßenzustand... In diesem Fall bedeutet die Zwangsblockierung des Mittendifferenzials ein vollständiges oder teilweises Ausrücken des Differenzials, wodurch eine starre Verbindung von Vorder- und Hinterachswellen untereinander.

Am häufigsten für vollständige Umsetzung Für den Allradantrieb des Autos wird ein selbstsperrendes Differenzial verwendet, das drei Bauarten bzw. unterschiedliche Funktionsprinzipien aufweisen kann.

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 Designübernimmt eine Kontrolle 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 einer ebenen Fläche und mit konstante Geschwindigkeit das Mittendifferenzial überträgt das Motordrehmoment im Verhältnis 50 zu 50 auf die vordere und hintere Antriebsachse. Dreht sich eines der Lamellenpakete schneller als das andere, steigt der Druck im abgedichteten Hohlraum der Kupplung und es beginnt dieses Paket mechanisch zu bremsen (dh zu blockieren) und gleicht dadurch aus Winkelgeschwindigkeiten Drehung.

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

• Bei Abreise Fahrzeug auf rutschigem Untergrund, was durch einen deutlichen Anstieg des Kupplungsdrucks zu starkem Durchrutschen 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, unvollständige automatische Sperrung, Umwandlung eines erheblichen Teils der kinetischen Energie in Wärme.

Torsen-Mitteldifferenzial

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 Halbachsen und Satelliten genannt. In einem solchen System tritt eine Blockierung aufgrund der Besonderheiten der Funktionsweise der Zahnräder auf. dieser Art... 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. Höchstgrad Umverteilung der Dynamik für Torsen-Differentiale- 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 unbestreitbare Vorteile sind ein breites Spektrum an Drehmomentüberschwingern, sofortige Ansprechgeschwindigkeit und keine negativen Auswirkungen auf Bremssystem... Zu den Nachteilen gehört jedoch die Komplexität des Designs mit allen damit verbundenen Konsequenzen.

Mittendifferenzial mit Reibungskupplung

Die Reibkupplungssperre 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 Wartungsfunktionen Reibungsdifferenzen nicht von Herstellern verwendet Serienfahrzeuge trotz seiner offensichtlichen Vorteile. Ein handfester Nachteil eines solchen Systems ist außerdem der schnelle Verschleiß der Arbeitselemente, was einen geringen Arbeitsaufwand bedeutet.

Haldex-Schließsystem

Aber es sollte gesagt werden, dass basierend auf der Auslegung des Mittendifferenzials mit Reibungskupplung Bereits 1998 produzierte das schwedische Werk Haldex ein eigenes alternatives System. Es basierte auf der Arbeit der elektrohydraulischen Verbindung der Elemente. Dass alte Version das System war eher ein Fehlschlag als erfolgreich, 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. Das System wird gesteuert durch die elektronische Einheit Management, das alles erhält notwendige Informationen von Bewegungssensoren. 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 genannt modernes System für Fahrzeuge mit steckbarem Allradantrieb. Haldex wird besonders oft installiert auf moderne SUVs mit Mittendifferenzial Asiatische Produktion. Seine Hauptvorteile sind einfaches Design, Zuverlässigkeit und Bedienung während der gesamten Fahrzeit. Und hier Hauptnachteil- die Unmöglichkeit, mehr als 50 % der Leistung auf zu übertragen Hinterachse Drehung.