Achsdifferential. Das Funktionsprinzip des Differentials

Der moderne Maschinenbau impliziert eine Vielzahl von Variationen Kfz-Differenzial. Das liegt daran, dass sich die Branche ständig weiterentwickelt: Autos haben nicht nur Heck- und Frontantrieb, sondern auch Allradantrieb. Darüber hinaus wird die Klassifizierung von Fahrzeugkomponenten nach der Struktur des Mechanismus selbst unterteilt. Das „Füllen“ von Fahrzeugen wird immer schwieriger, aber auch unerfahrene Autobesitzer sollten wissen, wie das Differenzial funktioniert.

Zweck

In einem Autogetriebe, einer der meisten wichtige Einzelheiten ist das Differenzial. Seine Aufgabe ist es, das Drehmoment zweier Verbraucher mit unterschiedlicher Winkelgeschwindigkeit richtig zu verteilen und zu verändern.

Die Aufgabe des Differenzials besteht darin, die richtigen Signale vom Getriebe und direkt vom Motor an die Räder zu geben. Die Kfz-Knoten hat eine Planetenstruktur, die es ihm ermöglicht, seine Arbeit zu erledigen, auch wenn die Anzahl der Radumdrehungen in einem Zeitraum unterschiedlich ist. Dies ist möglich, wenn das Auto in eine Kurve fährt oder zu rutschen beginnt.

Das Differential ermöglicht es den Antriebsrädern des Autos, sich mit unterschiedlichen Winkelgeschwindigkeiten zu drehen.

Mit allen Verdiensten einfache Möglichkeiten es gibt unterschiede wichtige Mängel, und die wichtigste von ihnen ist die folgende: Die Rotationsfrequenz an den Rädern wird nicht nur im Verhältnis 50/50 verteilt, sondern kann auch 100/0 werden, wenn das Auto beispielsweise auf Eis oder im Schlamm feststeckt .

Die meisten häufige Orte zum Einbau des Differenzials gelten:

• Getriebe, bei Fahrzeugen mit Frontantrieb;
• Verteilergetriebe oder Kurbelgehäuse vorne u Hinterachse wenn das Auto Allradantrieb hat;
• Hinterachse, bei Fahrzeugen mit Hinterradantrieb.

Darüber hinaus ist das Differential bedingt in mehrere Varianten unterteilt:

• Wurm, der als universelle Art gilt;
• Konisch - es wird oft zwischen die Räder gelegt;
• Zylindrisch - oft verwendet für Autos mit Allradantrieb und zwischen den Achsen eingebaut.

Es gibt auch eine Aufteilung von Differentialen nach dem Symmetrieprinzip. Unterscheiden Sie zwischen symmetrischen und asymmetrischen Knoten. Jeder Typ wird in bestimmten Situationen verwendet. Asymmetrisches Design wird in Fahrzeugen mit Allradantrieb verwendet. Das Differenzial ist zwischen den Achsen eingebaut und gibt jeder von ihnen unterschiedliche Drehmomentanteile. Bei einem symmetrischen Differential ist der Einbau an den Hauptachsen geeignet. Dadurch kann das gleiche Drehmoment auf die beiden Räder verteilt werden.

Differentialarbeit an Auto mit Hinterradantrieb

Je nach Standort sind Zwischenachs- und Zwischenradsatz getrennt. Das Querachsdifferential wird zwischen zwei Rädern eingebaut, die sich auf derselben Achse befinden. Das Mitteldifferenzial ist genau in der Mitte zwischen zwei parallelen Achsen montiert.

Das Gerät und das Funktionsprinzip des Differentials

Um festzustellen, wie das Differential in einem Auto mit Hinterradantrieb funktioniert, muss man verstehen, dass sich die hintere Antriebsachse mit Hilfe von dreht Antriebsstrang. Danach wird mit Hilfe eines Getriebes die Achswelle mit dem Rad darauf gedreht. Das Differential schafft es, die oben genannten Aufgaben zu kombinieren, so dass die Räder mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten durchdrehen können. Bei Fahrzeugen mit Vorderradantrieb ist die Position und der Betrieb der Differentialanordnung anders. IN dieser Fall Drehmoment vom Getriebe tritt sofort in den Knoten ein. Danach erfolgt der Aufprall direkt auf die Antriebswellen. Wie beim Allradantrieb sind nicht nur ein, sondern gleich drei Knoten erforderlich, damit das Fahrzeug verschiedene Straßenabschnitte befahren kann: zwischen den Achsen und zwischen den Rädern. Ansonsten unterscheidet sich das Funktionsprinzip nicht von dem oben Gesagten.

Die Elemente, die im Differential als grundlegend angesehen werden, sind:

• Halbwellengetriebe;
• Satelliten-Ausrüstung;
• Rahmen.

Satelliten sind ähnlich aufgebaut wie ein Planetengetriebe. Die Hauptfunktion der Ritzel ist das Ausrichten von Gehäuse und Seitenrad. Die Keile verbinden die Karosserie und das Getriebe mit den Rädern, die als Antriebsräder im Auto verwendet werden.

Wenn die im Differential verwendeten Zahnräder eine unterschiedliche Anzahl von Zähnen und eine unterschiedliche Drehmomentrichtung haben, sind solche Mechanismen asymmetrisch. Bei gleicher Zähnezahl der Zahnräder ist das Differenzial symmetrisch.

Der Körper ist die "Hülle" der Baugruppe, ihr Hauptteil, der den Rest des Mechanismus beherbergt.

Was ist eine Differentialsperre in einem Auto?

Das Blockieren der Differentialbaugruppe ist eine äußerst wichtige Funktion, mit der Sie den Betrieb eines der Gänge vorübergehend stoppen können. Dies ist notwendig, wenn eines der Räder aus irgendeinem Grund weiterdreht und das zweite stillsteht. Diese Situation kann auftreten, wenn das Fahrzeug auf ungleichmäßig vereisten Straßen gefahren wird.

Das ist interessant! Es lohnt sich, die Blockierung im Falle einer Bewegung anzuwenden schnelle Geschwindigkeit auf schwierigen Straßen. Dann ist die Wahrscheinlichkeit, stecken zu bleiben, sehr hoch. In anderen Situationen sollten Sie das Differential nicht sperren, da das Auto zum Geradeausfahren neigt und fast unkontrollierbar wird.

Sorten des Mechanismus nach der Methode des Blockierens

Ein vorübergehender Stopp eines der Arbeitsmechanismen bewahrt nicht nur vor dem Ausrutschen, sondern auch vor ernsthafte Probleme mit unkontrollierten Drifts. Sie können sowohl das Rad als auch die Hälfte der Achse blockieren. Je nach Konfiguration des Fahrzeugs wird ein Differential mit manueller, selbstsperrender oder elektronischer Sperre eingebaut.

Mit manueller Verriegelung

Das manuelle Sperrdifferential gilt als eines der primitivsten. Abschaltung ein manueller Modus erfolgt über Knöpfe oder Hebel, die sich im Fahrgastraum befinden. Dieser Typ wird am häufigsten in Autos mit Allradantrieb verwendet, also in SUVs.

Das Planetensystem hat die Form einer Kupplung und blockiert die Bewegungsmöglichkeit der Satelliten. Experten empfehlen dringend die Verwendung manuelle Sperre erst wenn das Kupplungspedal getreten wird.

Es ist wichtig! Nach dem Sperren des Differenzials sollten Sie auf eine Mindestgeschwindigkeit verlangsamen, insbesondere wenn das Auto in diesem Moment überquert schwieriges Gelände. Sobald einer der Knoten blockiert ist, ist das Wenden viel schwieriger, was bedeutet, dass das Fahrzeug einfacher geradeaus zu fahren ist.

Die manuelle Verriegelungsfunktion wird bei SUVs verwendet, die über Rahmenstruktur. Es ist ratsam, die manuelle Verriegelung zu verwenden, da Sie bereits über ein gutes Fahrgefühl verfügen, da das Fahren eines solchen Autos viel schwieriger ist.

Toyota-Land Der Cruiser 100 ist ein SUV mit Mitteldifferenzial-Sperrknopf

Fahrzeuge mit manueller Differenzialsperre:

• Toyota-Geländewagen;
• ToyotaHilux;
• Chevrolet Niva.

selbsthemmend

Diese Art von Knoten ist gut geeignet schwierige Bedingungen Fahren, da sie die Geländegängigkeit des Autos deutlich erhöhen. Das Grundprinzip der Selbstsperre besteht darin, dass bestimmte Fahrbedingungen eine automatische Differenzialsperre begünstigen. Wenn der Unterschied in den Achswellen zu groß wird, wird der Pumpmechanismus aktiviert, der Öldruck aufbaut. Danach beginnen die Platten zu konvergieren und die Geschwindigkeit des Rades nimmt ab. Mit dieser Methode können Sie die Last beim Schleudern oder Schleudern richtig auf die Räder verteilen.

Es gibt viele bekannte selbstsperrende Differentiale für Kraftfahrzeuge. Zum Beispiel die Knoten der Firmen Thorsen und Quif. Ein weiteres Beispiel für ein solches Gerät ist das „speed sensitive“-Modell. Die Mechanik erfasst augenblicklich die unterschiedlichen Drehgeschwindigkeiten der Fahrzeugachsen. Das Modell des Autos, in dem sich diese Art von Differential befindet, ist Toyota Rav4 mit Visco-Kupplung. Wenn eine der Achsen beginnt, sich stark zu bewegen mehr Geschwindigkeit, dann funktioniert die Kupplung und beginnt, die Bewegung zu verlangsamen, wodurch ein Notfall verhindert wird! Sobald die Geschwindigkeit abnimmt, nimmt die Reibungskraft ab und gibt den Teilen der Baugruppe ihre Unabhängigkeit zurück.

Die Arbeit des Thorsen-Differenzials basiert auf den Eigenschaften des Schneckengetriebes

Bei Sonderausstattung ist eine andere Version von selbstsperrenden Differentialmechanismen eingebaut - Nockenpaare. Ein Beispiel ist der GAZ-66. Diese Konstruktion erhöht den Durchsatz der Maschine erheblich, lässt sich aber durchaus schaffen gefährliche Situationen wenn das Differential von alleine schließt. Das Schema seiner Wirkung ist sehr einfach und verständlich: Anstelle eines „Planeten“ verwendet der Mechanismus Zahnradpaare. Sie drehen sich, wenn es kleine Abweichungen in der Geschwindigkeit der Räder gibt. Wenn die Differenz jedoch zunimmt, treten die Geräte in den Keil ein.

Elektronisch gesteuert

Das Blockieren des Knotens erfolgt in diesem Fall, nachdem die Sensoren Informationen an die Steuerung übertragen haben. Das Steuersystem kann nicht nur die Differentialbaugruppe blockieren, sondern auch automatisch den Grip und die Traktion der Räder steuern. Sensoren überwachen die Rotationsgeschwindigkeit aller Achsen, was das Fahren eines Autos auf verschiedenen Oberflächen erheblich vereinfacht. Gehweg.

aktives Handeln

Bis heute gehören aktive Differentiale im Vergleich zu ihren Gegenstücken zu den effektivsten. Ein ähnlicher Mechanismus wurde vor relativ kurzer Zeit erfunden, hat aber bereits an Popularität gewonnen. Das Prinzip seiner Arbeit besteht darin, die Wirkung der Räder und der Achswelle zu beschleunigen. Trotz der Tatsache, dass eine solche Lösung den anderen völlig entgegengesetzt ist, hat sich diese Methode als die erfolgreichste erwiesen.

Aktives Hinterachsdifferenzial auf Befehl des Zentralprozessors erhöht die Traktion am kurvenäußeren Rad des Fahrzeugs

Solche Entwicklungen optimieren nicht nur die Arbeit, sondern reduzieren auch das Risiko einer Autopanne. Außerdem nimmt es ab Prozentsatz Notfälle auf den Straßen durch unsachgemäße Funktion des Differentials. Kontinuierliche Verbesserung macht das Fahren von Landfahrzeugen einfacher, sicherer und bequemer. Die Hauptsache ist, den Zustand der Zahnräder und aller anderen Teile, die sich direkt auf den Betrieb der Differentialbaugruppe auswirken, rechtzeitig zu überprüfen. Dabei kommt es oft nicht nur auf die Zuverlässigkeit an persönliches Auto sondern auch das Leben des Fahrers und der Passagiere.

Ein Differential ist ein Übertragungsmechanismus, der das ihm zugeführte Drehmoment zwischen den Antriebswellen verteilt und es den Rädern ermöglicht, sich mit unterschiedlichen Winkelgeschwindigkeiten zu drehen. Dies macht sich besonders beim Abbiegen bemerkbar. Das Differenzial sorgt für sicheren und komfortables Fahren auf einer trockenen asphaltierten Straße. Wenn das Auto jedoch seine Grenzen verlässt und sich weiterhin über unwegsames Gelände bewegt, sowie bei Eis (und anderen schweren Wetterverhältnisse) kann dieser Mechanismus die Bewegung des Fahrzeugs unmöglich machen. Was ein Differential ist, wie es funktioniert, was es für SUVs schadet und wie man damit umgeht - wird weiter unten besprochen.

Differential als Teil des Getriebes

Das Differential in einem Auto ist ein Mechanismus, der das Drehmoment der Antriebswelle des Getriebes zwischen den Antriebsrädern der Vorder- oder Hinterachse (je nach Antriebsart) verteilt, sodass sich jedes von ihnen ohne Schlupf drehen kann. Dies ist der Hauptzweck des Differentials.

Geteilte Antriebsachse mit Differenzial

Bei geradliniger Bewegung, wenn die Räder gleich belastet sind und die gleiche Winkelgeschwindigkeit haben, arbeitet der Mechanismus als Übertragungsglied. Ändern sich die Fahrbedingungen (Kurvenfahrt, Schlupf), wird die Belastung ungleichmäßig. Die Achswellen müssen sich mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten drehen, und infolgedessen wird es notwendig, das resultierende Drehmoment in einem bestimmten Verhältnis zwischen ihnen zu verteilen. Dann führt der Knoten die zweite aus wichtige Funktion: um ein sicheres Manövrieren des Fahrzeugs zu gewährleisten.

Die Auslegung des Differenzials hängt von der Art des Fahrzeugantriebs ab:

1. Frontantrieb- Getriebegehäuse.
2. Hinterradantrieb - Antriebsachsgehäuse.
3. Allradantrieb - Vorder- und Hinterachsgehäuse (zur Übertragung des Drehmoments auf die Antriebsräder) oder ein Verteilergetriebe (zur Übertragung des Drehmoments auf die Antriebsachsen).

Das Differential bei Autos erschien nicht sofort. Die Konstrukteure der ersten "selbstfahrenden Kutschen" waren sehr verwundert über die schlechte Manövrierfähigkeit ihrer Erfindungen. Die Drehung der Räder mit der gleichen Winkelgeschwindigkeit während des Kurvendurchgangs führte dazu, dass eines von ihnen zu rutschen begann oder umgekehrt den Kontakt zur Straße vollständig verlor. Daran erinnerten sich die Ingenieure frühe Prototypen die ersten gelieferten Autos Dampfmaschinen, gab es eine Vorrichtung, um Kontrollverlust zu vermeiden.

Der Mechanismus zur Verteilung des Drehmoments wurde vom Franzosen Onesifor Pekker erfunden. Wellen und Zahnräder waren in Peckers Gerät vorhanden. Durch sie gelangte das Drehmoment vom Motor zu den Antriebsrädern. Aber auch nach Anwendung der Erfindung von Pöcker war das Problem des Radschlupfs bei Kurvenfahrt nicht vollständig gelöst. Die Mängel des Systems wurden aufgedeckt. Zum Beispiel hat eines der Räder irgendwann die Bodenhaftung verloren. Dies war am ausgeprägtesten in eisigen Gebieten.

Rutschen unter solchen Bedingungen führte oft zu Unfällen, daher dachten die Designer lange darüber nach, wie man das Schleudern des Autos verhindern könnte. Die Lösung fand Ferdinand Porsche. Er wurde der Erfinder des Nockenmechanismus, der den Schlupf der Räder der Antriebsachse begrenzte. Das deutsche Differentialgerät hat Anwendung in gefunden Volkswagen-Autos.

Wie ist das Differenzial

Das Aggregat arbeitet wie ein Planetengetriebe. Hauptgerät Differential: Die Zahnräder der Halbachsen (5) und Satelliten (4) sind in der Tasse (3) platziert. Der Becher (Körper) ist starr mit dem angetriebenen Zahnrad (2) verbunden, das das Drehmoment vom Antriebszahnrad erhält Hauptgang(ein). Das Gehäuse überträgt die Drehung durch Satelliten auf die Achswellen, die die Antriebsräder drehen. Aufgrund des Betriebs der Satelliten werden unterschiedliche Winkelgeschwindigkeiten bereitgestellt. Die Höhe des Drehmoments bleibt unverändert.

Die Verwendung von Differentialen je nach Typ

Die Vorrichtungen dienen zur Drehmomentübertragung auf die Antriebsräder und Antriebsachsen des Fahrzeugs.

Lkw und Pkw aller Art haben Antriebe QuerdifferentialÜbertragung der Drehung auf die Räder. Das Mittendifferenzial, das die Momente zwischen den Achsen verteilt, kommt ausschließlich in zum Einsatz Allradfahrzeuge.

Nach Art der Anwendung Getriebezug unterscheiden die folgenden Arten Mechanismen:

1. konisch;
2. zylindrisch;
3. Wurm.

Durch die Anzahl der Zähne der Zahnräder der Achswellen:

1. symmetrisch;
2. asymmetrisch.

Aufgrund seiner Eigenschaft, das Drehmoment proportional zu verteilen, wird ein asymmetrisches Differenzial mit Stirnrad zwischen den Achsen von Allradfahrzeugen verbaut.

Fahrzeuge mit Hinterrad- und Vorderradantrieb sind mit einem konisch symmetrischen Differential ausgestattet.

Das Schneckengetriebe, das vielseitigste, wird in allen Arten von Geräten mit allen Antrieben verwendet.

Differentialbetriebsschema

Betrachten Sie das Prinzip, nach dem ein symmetrisches Querachs-Kegeldifferential funktioniert und das Drehmoment zwischen den Rädern in drei verteilt verschiedene Bedingungen:

1. geradlinige Bewegung;
2. Wende;
3. Unterhose.

In einer geraden Linie

Die geradlinige Bewegung ist durch eine gleichmäßige Verteilung der Last zwischen den Rädern des Autos gekennzeichnet. Sie haben die gleiche Winkelgeschwindigkeit. Die im Gehäuse platzierten Satelliten drehen sich nicht um ihre Achse. Sie übertragen das Drehmoment vom Abtriebsrad des Endantriebs auf die Achswellen über einen festen Getriebe.

Beim Wenden

Beim Wenden des Fahrzeugs verteilen sich die Widerstandskräfte und Lasten wie folgt:

• Das innere Rad, das einen kleineren Radius von der Kurvenmitte hat, erfährt einen größeren Widerstand als das äußere Rad. Die erhöhte Belastung führt zu einer Verlangsamung.
• Das äußere Rad, das sich auf einem größeren Radius (größerer Bahn) bewegt, muss dagegen die Winkelgeschwindigkeit erhöhen, damit das Auto sanft drehen kann, ohne zu rutschen.

Somit müssen die Räder unterschiedliche Winkelgeschwindigkeiten aufweisen. Die Verlangsamung der Drehung der inneren Radhalbachse setzt die Satelliten in Bewegung. Sie wiederum erhöhen über ein Kegelradgetriebe die Drehzahl der Achswelle des Außenrades. Das vom Endantrieb empfangene Drehmoment bleibt unverändert.

Beim Ausrutschen

Die Räder eines Autos bewegen sich sogar in einer geraden Linie rutschige Straße oder im Gelände, können unterschiedliche Belastungen erfahren: Eine davon rutscht aus und verliert die Bodenhaftung; der andere wird immer belasteter und verlangsamt sich. Das Rotationsmuster wird wiederholt. Nur jetzt bringt es Schaden: Ein rutschendes Rad kann 100% des vom Differential empfangenen Drehmoments aufnehmen, und ein belastetes Rad hört vollständig auf, sich zu drehen. Die Fahrzeugbewegung wird gestoppt.

Diese Mängel im Betrieb des Knotens werden behoben verschiedene Wege:

• manuelle oder automatische Blockierung;
• die Einführung eines Systems der Wechselkursstabilität.

Differenzialsperre und Stabilitätskontrolle

Damit das Drehmoment der Achswellen wieder gleich wird, muss die Wirkung der Satelliten blockiert oder ihre Übertragung vom Becher auf die belastete Achswelle sichergestellt werden.

Dies gilt insbesondere für Maschinen Offroad mit Allradantrieb 4x4. Nicht nur, weil sie für das Fahren im Gelände mit schwierigen Straßenverhältnissen ausgelegt sind. Wenn ein Auto, das mit drei Differenzialen (zwei Zwischenräder, ein Zwischenachse) ausgestattet ist, an mindestens einem der vier Punkte die Haftung verliert, wird das Drehmoment der verbleibenden Räder gegen Null gehen und das Auto wird sich weigern zu fahren.

Das Blockieren hilft, Probleme zu vermeiden, die entweder teilweise oder vollständig (je nach Grad der Kraftumverteilung zwischen den Achswellen) sowie manuell oder automatisch (je nach Grad der Kontrolle durch den Fahrer) sein können.

Der schwierigste perfekte Weg, um die Mängel der Baugruppe zu beseitigen, ist ein elektronisches Schloss, das auf der Grundlage des Wechselkursstabilitätssystems implementiert ist und dessen Sensoren alle erforderlichen Parameter während der Fahrt steuern. Basierend auf den empfangenen Daten wird der Betrieb des Autos automatisch angepasst.

Sicherheit zuerst

Das Differenzial ist für ein sicheres und komfortables Manövrieren auf der Rennstrecke ausgelegt. Die oben beschriebenen Nachteile beziehen sich auf das Einfahren extreme Bedingungen, sowie Cross-Country. Wenn also ein manueller Verriegelungsbetätiger am Fahrzeug installiert ist, darf er nur in dem entsprechenden Bereich verwendet werden Straßenzustand. Und Autobahnautos, die schwer zu „überreden“ sind, langsamer als 100 km / h zu fahren, sind im Allgemeinen ohne Differenzial unmöglich und sogar gefährlich zu betreiben. So einfach, aber endlos wichtiger Mechanismus bei der Übertragung.

Wenn sich das Auto bewegt, wird das Drehmoment von und dann über das Hauptgetriebe und das Differenzial auf die Antriebsräder übertragen. ermöglicht es Ihnen, das übertragene Drehmoment zu erhöhen oder zu verringern und gleichzeitig die Drehzahl der Räder zu verringern und entsprechend zu erhöhen. Verhältnis im Hauptgang wird so gewählt, dass das maximale Drehmoment und die Drehzahl der Antriebsräder in den optimalsten Werten liegen bestimmtes Auto. Zudem ist der Achsantrieb sehr oft Thema beim Autotuning.

Endantriebsvorrichtung

Im Wesentlichen ist das Hauptgetriebe nichts anderes als ein Untersetzungsgetriebe, mit dem das Ritzel verbunden ist Ausgangswelle Getriebe und angetrieben - mit den Rädern des Autos. Art Getriebe Verbindung Hauptzahnräder werden in folgende Sorten unterteilt:

• zylindrisch - in den meisten Fällen wird es bei Autos mit verwendet Queranordnung und Getriebe und Frontantrieb;
• konisch - wird sehr selten verwendet, wie es der Fall ist große Dimensionen Und hohes Niveau Lärm;
• Hypoid - die beliebteste Art des Achsantriebs, die bei den meisten Autos mit einem Klassiker verwendet wird Heckantrieb. Das Hypoidgetriebe ist klein und niedriges Niveau Lärm;
• Wurm - aufgrund der Komplexität der Herstellung und der hohen Kosten praktisch nicht für Autos verwendet.

Es ist auch erwähnenswert, dass Fahrzeuge mit Front- und Hinterradantrieb haben andere Anordnung Hauptgang. IN Fahrzeuge mit Frontantrieb mit Quergetriebe u Triebwerk befindet sich das zylindrische Hauptzahnrad direkt im Getriebegehäuse.

Bei Fahrzeugen mit klassischem Hinterradantrieb Achsantrieb im Antriebsachsgehäuse eingebaut und mit dem Getriebe durch verbunden. An Funktionalität Hypoidgetriebe Hinterradantriebsauto beinhaltet auch eine 90-Grad-Drehung aufgrund von Kegelrädern. Trotz verschiedene Typen und der Ort, Zweck des Endantriebs bleibt unverändert.

Fahrzeugdifferential

Fahrzeugdifferential meist mit dem Hauptgetriebe kombiniert und befindet sich jeweils im Getriebegehäuse oder im Hinterachsgehäuse. Das Differenzial kann aber auch zwischen den Vorderachsen eines allradgetriebenen Fahrzeugs eingebaut werden. Das Differential ist und wird in folgende Sorten unterteilt:

• konisch - in den meisten Fällen wird es zusammen mit dem Hauptzahnrad zwischen den Rädern einer Antriebsachse eingebaut;
• zylindrisch - am häufigsten zum Entkoppeln der Vorderachsen von Allradfahrzeugen verwendet;
• Schnecke - 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 Drehzahl relativ zueinander zu ändern. Zum Beispiel Ein Auto ohne Differenzial zu drehen, wäre einfach unmöglich, da sich beim Drehen zwangsläufig das äußere Rad mit einer höheren Frequenz drehen muss als das innere.

Differentiale existieren symmetrisch und asymmetrisch. Das symmetrische Differenzial überträgt das gleiche Drehmoment auf beide Räder und wird meistens in Verbindung mit dem Achsantrieb verbaut. Ein asymmetrisches Differential ermöglicht die Drehmomentübertragung in verschiedenen Anteilen und wird dazwischen eingestellt.

Das Differenzial besteht aus einem Gehäuse, Satellitenrädern und Seitenrädern. Das Gehäuse ist üblicherweise mit dem Abtriebsrad des Achsantriebs kombiniert. Ritzel spielen eine Rolle Planetengetriebe und verbinden Sie die Seitenräder mit dem Differentialgehäuse. Halbaxiale (Sonnen-) Zahnräder sind mit den Antriebsrädern mittels Halbachsen an Keilverbindungen verbunden.

Mit allen Pluspunkten des einfachsten Differenzials es gibt auch einen nachteil. Fakt ist, dass die Drehzahl nicht nur im Verhältnis zB 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 in Schlamm oder Eis feststeckt.

aber Moderne Differentiale perfekter und praktisch frei von diesem Mangel. Viele Differentiale haben eine harte automatische oder manuelle Sperre. Dazu moderne Autos Fahrzeuge mit Allradantrieb sind mit einem Fahrstabilitätssystem ausgestattet, das auf der optimalen Drehmomentverteilung zwischen den Achsen und einzelnen Rädern in Abhängigkeit von der Bewegungsbahn basiert.

Differential - Drehmomentverteilungsmechanismus Eingangswelle zwischen den beiden Abtriebsachswellen der Antriebsräder oder bei Geländefahrzeugen zur Drehmomentverteilung zwischen Vorder- und Hinterachse.
Dies ist ein Teil des Getriebes, das bei klassischen und frontgetriebenen Autos normalerweise als Einheit mit dem Achsantrieb und bei SUVs in das Verteilergetriebe eingebaut ist. Ein freies Differenzial teilt das ihm zugeführte Drehmoment immer gleichmäßig auf – unabhängig davon, ob sich die Antriebsräder (oder Antriebsachsen) gleich oder unterschiedlich schnell drehen.

Zweck des Differentials

Wenn sich das Auto auf gekrümmten Straßenabschnitten bewegt – zum Beispiel in Kurven –, rollen die Räder der Antriebsachse auf unterschiedlich langen Kreisen. Das (in Bezug auf das Drehzentrum des Fahrzeugs) äußere Rad legt eine längere Strecke zurück als das innere Rad. Dieser Unterschied ist umso größer, je steiler die Kurve ist. Ein ähnliches Problem ergibt sich bei Geradeausfahrt, wenn Antriebsräder unterschiedlicher Dimension verwendet werden etc. Wenn in diesen Situationen die Räder mit einer starren Achse verbunden sind, stellt sich heraus, dass sich ein Rad schneller dreht, als es zum Durchlaufen einer bestimmten Bahn erforderlich ist, und das andere langsamer. Das bedeutet, dass beide Räder durchdrehen, erfahren Sie erhöhte Belastungen, werden heißer und verschleißen. Auch der Kraftstoffverbrauch wird steigen. Schließlich verstößt es Wechselkursstabilität Fahrzeug und führt zu dessen Schleudern oder Abriss - insbesondere auf glatter Fahrbahn.
Um den Unterschied im von den Antriebsrädern zurückgelegten Weg auszugleichen, wird ein spezieller Mechanismus verwendet - ein Differential. Das einfachste freie Differential gleicht die Drehmomente (oder Zugkräfte) beider Antriebsräder aus, und wenn die Geschwindigkeiten ihrer Rotation (oder linearen Bewegung) unterschiedlich sind, dann ist die Leistung auf ihnen proportional zu dieser Differenz. Das Rad, das sich schneller dreht, gibt mehrere aus mehr Macht als eine, die sich langsamer dreht.
Somit ist das Differential so ausgelegt, dass es die Drehung der Antriebsräder mit unterschiedlichen Winkelgeschwindigkeiten sicherstellt, während es konstant Drehmoment auf beide Räder der Antriebsachse überträgt. Die gleiche Logik ist im Betrieb des Mittendifferentials vorhanden.

Gerät und Funktionsprinzip

Das Differential des klassischen Designs ist einfach. Beispielsweise wird bei einem Fahrzeug mit Hinterradantrieb die Drehung von der Abtriebswelle des Getriebes übertragen Kardanwelle am Antriebskegelrad des Achsantriebs, das ständig mit dem Abtriebsrad des Achsantriebs kämmt. Das Abtriebsrad ist gleichzeitig ein Differentialgehäuse, in dem die Achse von Satelliten - kleinen Kegelrädern - senkrecht zur Achse des Abtriebsrads befestigt ist. Letztere rotieren zusammen mit dem Differentialgehäuse relativ zur Achse des Endantriebs-Abtriebsrads. Die Satelliten stehen in ständigem Eingriff mit den Kegelrädern der linken und rechten Achswellen der Antriebsräder.
Bei einer geradlinigen Bewegung des Autos drehen sich die Satelliten nicht um ihre eigene Achse. Aber jeder teilt wie ein gleicharmiger Hebel das Drehmoment des angetriebenen Zahnrads des Hauptzahnrads gleichmäßig auf die Zahnräder der Achswellen auf.
Wenn sich das Auto auf einer gekrümmten Bahn bewegt, dreht sich das innere Rad in Bezug auf den Mittelpunkt des vom Auto beschriebenen Kreises langsamer, das äußere Rad schneller - während sich die Satelliten um ihre Achse drehen und um die Zahnräder der Achswellen laufen . Das Prinzip der gleichmäßigen Aufteilung des Moments zwischen den Rädern bleibt jedoch erhalten. Die den Rädern zugeführte Leistung wird umverteilt, da sie gleich dem Produkt aus dem Drehmoment und der Winkelgeschwindigkeit des Rads ist. Wenn der Wenderadius so klein ist, dass das innere Rad stoppt, dreht sich das äußere Rad doppelt so schnell wie ein geradeaus fahrendes Auto. Das Differential ändert also nicht das Drehmoment, sondern verteilt die Kraft zwischen den Rädern neu. Letztere ist bei dem Rad, das sich schneller dreht, immer größer.

Anwendung von Differentialen

Bei Fahrzeugen mit einer Vorlaufachse ist ein Differential eingebaut, kombiniert mit dem Achsantrieb. Bei Fahrzeugen mit zwei oder mehr Antriebsachsen sind in jeder Antriebsachse Differentiale eingebaut (z. B. bei einem dreiachsigen Lkw oder Bus mit zwei hinteren Antriebsachsen sind Differentiale in der Mittel- und Hinterachse eingebaut). Bei Fahrzeugen mit Allradantrieb sind Differenziale in jeder Antriebsachse verbaut (bei einem Zweiachser Jeep mit Allradantrieb mit verbundener vorderer Antriebsachse, zwei Differenziale - eines in jeder Antriebsachse), aber der Betrieb dieser Maschinen mit permanent verbundener Vorderachse wird aufgrund des erhöhten Verschleißes der Hauptzahnräder und Räder aufgrund ungleichmäßiger Kraftverteilung zwischen den Achsen nicht empfohlen . Bei Geländewagen mit fest verbundenen Antriebsachsen wiederum kommen drei Differenziale zum Einsatz – eines in jeder Antriebsachse und ein eingebautes Mittendifferenzial Verteilergetriebe. Das Mittendifferential verteilt die Kraft zwischen den Antriebsachsen in Abhängigkeit von der Länge des von den Rädern der Achse zurückgelegten Weges. Beispielsweise können die Vorderräder die Steigung überwinden, die Hinterräder können sich noch geradeaus bewegen - die Vorderräder beschreiben jeweils einen längeren Weg als die Hinterräder, Mittendifferentialüberträgt mehr Motorkraft auf die Vorderachse als auf die Hinterachse. Auf Mehrachser Fahrzeuge Bei mehreren Leitachsen wird ein Zwischendrehgestelldifferential verwendet.
Das Differential gilt nicht für Fahrzeuge mit einem Antriebsrad - insbesondere Motorräder und Dreiräder mit zwei Vorderrädern. lenkbare Räder. Wenn das Dreirad nach dem Schema mit einer Front gebaut ist gelenktes Rad und zwei vordere hintere, dann wird eine Autoantriebsachse mit einem Differential darauf verwendet. Typischerweise werden diese Dreiräder auf Einzelbestellung basierend auf Beliebtheit gebaut schwere Modelle(Ein Beispiel sind maßgefertigte Dreiräder auf Basis von Harley-Davidson).
Auf der Rennautos aufgrund Produktionsmodelle(z. B. bei Rallyes oder Rundstreckenrennen) wird das Differential vor Rennen blockiert, da solche Autos mit hoher Geschwindigkeit und mit einem Schleudern drehen. In diesem Fall wird die Schleuderneigung des Autos aufgrund des fehlenden Differentials als Vorteil angesehen.

Fehlendes Differenzial

Der Hauptnachteil der klassischen Differentialkonstruktion ist das Problem des Radschlupfs, der den Kontakt zur Fahrbahn verloren hat. Wenn sich eines der Antriebsräder im aufgehängten Zustand dreht, ist seine Geschwindigkeit doppelt so hoch wie bei gleicher Geschwindigkeit des Abtriebsrads des Differenzials bei normaler Geradeausfahrt. Aber das zweite Rad dreht sich überhaupt nicht. Der Grund ist einfach. Das Widerstandsmoment gegen die Drehung des aufgehängten Rades ist vernachlässigbar, und das ihm zugeführte Drehmoment ist entsprechend klein. Das bedeutet, dass das Drehmoment am gegenüberliegenden Rad genauso klein ist – es steht. Wenn eines der Räder rutscht - mit erhöhten Umsatz, aber mit erheblichem Widerstand (z. B. in Schlamm, Sand usw.), dann wird das gleiche Drehmoment auf das andere, nicht durchdrehende Rad ausgeübt. Dadurch kann sich das Fahrzeug bewegen langsame Geschwindigkeit. Gleichzeitig mehr als hohe Energie- es wird zum Heizen von Reifen, Straßen usw. ausgegeben. Der Schlupfeffekt verringert die Durchgängigkeit eines Autos mit freiem Differential. Um dieses Problem zu lösen, sind Autos mit Differentialsperrmechanismen - manuell oder automatisch - verschiedener Konstruktionen ausgestattet.

Differentialsperren

• Manuelle Differenzialsperre

• Elektronische Differenzialsperre

• Automatische Verriegelung mit Rutschkupplung

Was ist ein Differential?- Dies ist ein Teil des Getriebes, dessen Aufgabe es ist, das Drehmoment streng gleichmäßig auf die Antriebsräder einer Achse zu verteilen (vorhanden geradlinige Bewegung Pkw sowie bei gleichem Raddurchmesser, gleicher Bodenhaftung und gleichem Reifendruck) und das Zwischenachsdifferenzial - bei der Drehmomentverteilung zwischen den Antriebsachsen - gleichmäßig oder im optimalen Verhältnis (asymmetrisches Differenzial).

Freies Differential (einfacher Typ)

Die interne Anordnung der Differentiale ist unterschiedlich, und am weitesten verbreitet ein offenes oder mit anderen Worten ein freies Differenzial erhalten. Es ist rein mechanische Vorrichtung es ist einfach (normalerweise hat es nur vier Kegelräder), kompakt und entspricht voll und ganz seinem Namen: Das heißt, es teilt das Drehmoment in einem festen Verhältnis (normalerweise 50:50) auf und greift nicht in die Rotation der Abtriebswellen ein unterschiedliche Geschwindigkeiten. Aber hier liegt die Gefahr: Wenn eines der Räder auf eine rutschige Oberfläche trifft und stehen bleibt, bleibt das zweite Rad ohne Bodenhaftung und das Auto selbst kann sich nicht bewegen. Ein bekanntes Bild?

Sperrdifferentiale bleiben von diesem Manko verschont. Im Gegensatz zu freien versuchen sie bereits mit einigem Aufwand, die schnellere Welle zu bremsen und das Drehmoment der nacheilenden zu erhöhen. Und obwohl es etwas kompliziert klingt, ist das Funktionsprinzip solcher Geräte einfach: Die Drehung der Wellen relativ zueinander wird durch die zwischen ihnen entstehende Reibungskraft verhindert, und je größer sie ist, desto größer ist das Drehmoment in Richtung der nachlaufenden Welle verschoben.

Hard-Lock-Differential

Edge-Fall- ein Hardlock-Differential, das auf Befehl des Fahrers die Abtriebswellen fest miteinander verbinden kann, wodurch das Durchrutschen einzelner Räder auf der Straße vollständig eliminiert wird. Im "freien" Zustand, wenn die Sperre deaktiviert ist, unterscheidet es sich nicht von einem offenen Differential, dh es bietet die gleiche Unabhängigkeit von der Wellendrehung.

Solche Modelle sind weit verbreitet: Die Fähigkeit, alle 100% des Motordrehmoments auf eine Welle zu übertragen, ist bei SUVs sehr gefragt, wo hartsperrende Differentiale sowohl als Zwischenrad als auch als Zwischenachse zu finden sind.

Gleichzeitig sind diese Differentiale nicht dazu bestimmt, weit über die vorgesehenen Grenzen hinauszugehen, denn auf Asphalt muss die Sperre jedes Mal ausgeschaltet werden, da sonst das Getriebe in Kurven übermäßig belastet wird. Das bedeutet, dass das Auto gegen unerwarteten Radschlupf gewappnet bleibt rutschige Bereiche Straßen.

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Differenzial mit Scheibensperre

Für leistungsstarke Pkw, die auch auf Asphalt die Räder drehen können, ist das natürlich nicht geeignet – für die gibt es diverse Selbstsperrdifferenziale.

Zum Beispiel Disc-Lock-Mechanismen, die häufig im Motorsport und bei Zwangsversionen verwendet werden Straßenautos. Sie sind fast genauso aufgebaut wie freie Differentiale, aber die Wellen in ihnen sind über federbelastete Kupplungen miteinander verbunden. Das heißt, im Falle eines Schlupfes kann die Scheibensperre der nacheilenden Welle nur so viele Newtonometer hinzufügen, wie die Kupplungen aushalten, bevor der Schlupf beginnt. In der Regel ist das ziemlich viel - nur ein paar Dutzend Nm, die nur einen leichten Drehmomentabfall ausgleichen, wenn beispielsweise ein Rad auf staubigen oder nassen Asphalt trifft.

Und was verhindert, die Reibungskraft zu erhöhen? Das Problem besteht darin, dass diese Kupplungen, da sie ständig vorgespannt sind, die freie Drehung der Räder in einer Kurve verhindern, was zu einem beschleunigten Verschleiß der Reifen und des Differentials selbst führt und das Fahrverhalten mehrdeutig beeinflusst.

Viskoses Differential

Diese Mängel werden von Differentialen beraubt, die durch eine viskose Kupplung blockiert sind. In diesem Fall erfolgt die Umverteilung des Drehmoments nicht durch Reibungsreibung, sondern durch die Eigenschaften einer speziellen Flüssigkeit auf Silikonbasis, die bei Erwärmung „weiß, wie“ sie aushärtet. Es enthält zwei Plattensätze, von denen jeder mit einer eigenen Differentialausgangswelle verbunden ist. Und während sich das Auto ohne Schlupf bewegt und dementsprechend der Drehzahlunterschied der Wellen gering ist, zeigt sich die Kupplung in keiner Weise, aber sobald eine Welle beginnt, die andere deutlich zu überholen, die Platten schlagen die Flüssigkeit auf, ihr Druck und ihre Temperatur steigen, die Viskosität steigt – und die Visco-Kupplung bremst die Welle. In diesem Fall kann der Widerstand so groß werden, dass die Blockierung fast starr wird – 100 % des Drehmoments können auf jede Welle übertragen werden!

Warum sieht man bei SUVs dann nicht oft eine Visco-Kupplung? Dafür gibt es zwei Gründe: Zum einen die Tendenz zur Überhitzung bei längerem Rutschen, zum anderen die Ansprechverzögerung, weil das Aufheizen der Flüssigkeit Zeit braucht. Letzteres ist auch für Hersteller von Mächtigen alarmierend Autos: Langsamkeit kommt der Handhabung nicht zugute. Aber es gibt diejenigen, die es dennoch schaffen, hervorragende Fahreigenschaften zu erreichen: dies und Subaru Impreza, und Nissan 370Z, Nissan Cefiro und Allradantrieb Lexus IS.

Wesentlich fortschrittlicher sind Schraubdifferentiale, insbesondere Torsen und Quaife. Im Gegensatz zu allen bisherigen, nach dem Prinzip „offenes Differenzial mit Kegelrädern + Sperre“ aufgebauten Modellen, sind diese Modelle ganz anders angeordnet. Feature in knifflig Schneckengetriebe: Wenn das Drehmoment auf einer der Wellen abfällt, beginnen sich die Zahnräder zu verkeilen und das Moment wird sofort auf die andere Achse übertragen. Das heißt, das Differential wartet nicht einmal auf den Beginn des Radschlupfs - es reagiert auf die Verschlechterung der Traktion! Gleichzeitig als stärkerer Fahrer Je mehr Gas gegeben wird, desto „härter“ wird die Verbindung zwischen den Wellen: Im Grenzfall kann eine Achse bis zu 80 % des Drehmoments ausmachen. Es stellt sich heraus, dass das Differential bei Bedarf „geklemmt“ wird - im Moment der Beschleunigung und unter Freisetzung von Gas die unabhängige Drehung der Wellen nicht beeinträchtigt.

Ein solches logisches Verhalten und eine solche Blitzgeschwindigkeit haben sich in ganz anderen Bereichen als nützlich erwiesen: Diese Differenziale sind auch bei hoher Geschwindigkeit zu finden Audi-Autos mit voll quattro-Antrieb, und auf dem erkannten SUV-Toyota Land Cruiser.

Der Nachteil solcher Vorrichtungen ist einer - Hilflosigkeit gegenüber diagonalem Aufhängen, da ein Verkeilen von Zahnrädern nur möglich ist, wenn zumindest eine gewisse Widerstandskraft auf das rutschende Rad wirkt. Unter den gleichen Bedingungen versucht das Scheibensperrdifferential irgendwie zu helfen, und die Viskokupplung, die nach mehreren Radumdrehungen „greift“, überträgt den größten Teil des Moments vollständig auf die gegenüberliegende Welle.

Scheibenkupplung

Es stellt sich heraus, dass alle Differentiale eine Art Kompromiss zwischen Durchgängigkeit und Handhabung sind? Ja, aber das dauerte nur so lange, bis die Elektronik endlich zu diesem Autoknoten kam. Es geschah Mitte der 80er Jahre, als Mercedes und Porsche ihre Modelle fast zeitgleich mit Differenzialen mit elektronisch gesteuerter Lamellenkupplung ausstatteten. Strukturell ähnelten sie Scheibenverriegelungsmechanismen, aber die darin enthaltenen Kupplungen wurden nicht mehr durch eine Feder zusammengedrückt, sondern durch einen hydraulischen Antrieb, der auf Befehl der Steuereinheit die Dichtheit schwächen oder im Gegenteil erhöhen konnte.

Infolgedessen begannen die Eigenschaften des Differentials mit Punkten bestimmt zu werden Programmcode, und die Designer hatten eine riesige Möglichkeit zur Anpassung. Zum Beispiel können Sie für eine bessere Manövrierfähigkeit die Verbindung zwischen den Wellen am Eingang der Kurve lösen und dann am Ausgang die Kupplung im Gegenteil auf Maximum klemmen effizientes Übertakten. Sie können das Differential vollständig blockieren, und dann hat das Auto keine Angst vor diagonalem Hängen.

Es scheint, dass es keinen solchen Unterschied gibt Schwächen. Aber wie alle anderen verteilt es das Drehmoment neu und gleicht die Rotationsfrequenz der Wellen aus. Aber was wäre, wenn das Differential im Gegenteil eine Welle schneller drehen ließe als die andere? Immerhin könnte er dann dem äußeren Rad Schwung in die Kurve geben und dadurch helfen, das Auto in einen Bogen zu „betanken“ ...

Aktive Differenziale

So entstand die Idee eines aktiven Differenzials – am weitesten fortgeschritten dieser Moment. Vorreiter auf diesem Gebiet ist Mitsubishi, der ihn mit seinem ausgestattet hat Lancer-Entwicklung. Ausgehend von einem herkömmlichen offenen Differential verbanden die Japaner die Abtriebswellen zusätzlich über zwei Gänge - Hoch- und Rückschalten, deren Aktivierung von der Elektronik gesteuert wird nasse Kupplungen. Durch Einlegen dieses oder jenes Gangs kann der Computer also eine Welle schneller oder langsamer drehen lassen als die andere! Die Kraft bzw. der Wert des übertragenen Drehmoments wird durch Veränderung des Grads reguliert

Kupplungsrutschen.

Das aktive Differenzial ist angebaut Hinterachse Auto, das ihm in Kurven eine beispiellose Stabilität verleiht: Wo jedes andere als Reaktion auf die Zugabe von Gas vor langer Zeit in einem Schleuder „hängen“ würde, wird ein Auto mit einem solchen Differential nur aktiver in eine Kurve geschraubt. Offroad ist auch nicht beängstigend – wenn ein Rad feststeckt, dreht das zweite tendenziell noch schneller durch.