Warum brauchst du ein Differential? Der Zweck des Mittendifferenzials

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 sowie 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 also 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 er ist, desto höher ist die Radgeschwindigkeit 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. Dadurch wird die vom Motor erzeugte Kraft zwischen den Rädern verteilt, jedoch ungleichmäßig und je nach Belastung: Was sich entlang des 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 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 Leistung dem Fahrer manchmal Probleme. Nämlich: Wenn sich eines der Räder auf einem rutschigen Abschnitt der Straße (Schlamm, Eis oder Schnee) befindet, beginnt das andere, das sich auf einem härteren Untergrund befindet, zu erleben erhöhte Belastung, diff versucht dies zu beheben, leitet die Motorenergie auf das Gleitrad um. 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.

Sperrprinzip 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 das selbstsperrende Differential?

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 Achswellensperre wird automatisch gelöst, wenn bei gerade Bewegung die Drehzahl der Räder wird ausgeglichen.

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 das Differential mit einem solchen Block funktioniert: Während das Auto geradeaus fährt, rotieren das Differentialgehäuse und beide Achswellen gemeinsam, sobald ein Unterschied in den Drehzahlen auftritt (das Rad ist an) rutschiger Bereich) entsteht zwischen den Scheiben Reibung, die sie reduziert. Das heißt, ein Rad, das auf festem Boden bleibt, dreht sich weiter und stoppt nicht wie bei einem freien Differential.

Viskosekupplung oder anderweitig Viskosekupplung, wie das vorherige Diff, enthält zwei Scheibenpakete, nur diesmal perforiert, die mit einem kleinen Abstand zwischen sich installiert sind. Ein Teil der Scheiben hat eine Kupplung mit dem Gehäuse, der andere mit der 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 basiert auf der Fähigkeit Wurmpaar verkeilen und dadurch die Achswellen blockieren, wenn an ihnen eine Drehmomentdifferenz auftritt.

Selbstblockierung der Cam. Um die Funktionsweise eines solchen Differentials zu verstehen, 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.

Unterschiede in der Funktionsweise des Blockierens Mittendifferenzial und interwheel, nein - das Funktionsprinzip ist das gleiche, die Unterschiede liegen nur in den Endpunkten: im ersten Fall - zwei Achsen, im zweiten - zwei Räder auf einer 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 wir über die Funktionsweise der Differenzialsperre beim Niva sprechen, sei eines angemerkt, nämlich den Zweck des vorderen (kleinen) Verteilergetriebegriffs zu klären.

Einige Fahrer glauben, dass das Auto mit seiner Hilfe den Vorderradantrieb einschaltet - dies ist nicht der Fall: Sowohl der Vorder- als auch der Hinterradantrieb des Niva sind immer beteiligt, und dieser Griff steuert das Verteilergetriebedifferenzial. 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 Rotationsgeschwindigkeit zwangsweise nivelliert wird, dh die Gesamtgeschwindigkeit der Vorderachsräder ist gleich der Summe Geschwindigkeit des Hecks. Der Schub wird in Richtung des größeren Widerstands verteilt. Sagen wir es rutscht Hinterrad, wenn die Sperre eingeschaltet ist, geht die Zugkraft auf die Vorderachse, deren Räder die Maschine ziehen, aber wenn sie mit der Hinterachse rutscht und Vorderrad, dann kommt "Niva" nicht von alleine raus.

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

Samoblok Nesterov

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

Die Konstruktion des Differenzials ermöglicht nicht nur eine optimale Einstellung der Räder der Maschine bei Manövern, sondern auch bei Durchrutschen oder Hängen 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 und erhöht die Beschleunigungsdynamik (insbesondere in Winterzeit), senkt den Kraftstoffverbrauch. Und der Einbau des Geräts erfordert keine Änderungen am Getriebedesign und wird wie das klassische Diff eingebaut.

Das Differenzial 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.

Bei Kurvenfahrten bewegt sich jedes Auto (egal ob Allrad- oder Monoradantrieb) so, dass alle seine Räder einen unterschiedlichen Weg zurücklegen und sich daher mit unterschiedlichen Winkelgeschwindigkeiten drehen müssen. Ansonsten gibt es zwei negative Effekte:

• hohe "innere" Belastungen von Getriebe und Rädern - tatsächlich muss die Energiedifferenz der einzelnen Räder mit ihrer starren Verbindung im Getriebe irgendwie ausgenutzt werden (in I'm besten fall- für die vorzeitige Zerstörung von Reifen aufgewendet);
• die Gefahr des Kontrollverlustes durch eine starke Abnahme der Haftung der Räder auf der Straße (insbesondere der Vorderräder, sich drehende Räder) und das Auftreten eines starken Untersteuerns im Auto ("Pflugeffekt").

Somit sind wiederum alle anderen Dinge gleich:

• das äußere Rad dreht sich immer schneller als das innere (passt größere Entfernung);
• die Vorderachse dreht sich immer schneller als die Hinterachse (legt eine größere Strecke zurück);
• Ein Versuch, die Räder zu zwingen, sich mit gleichen Winkelgeschwindigkeiten zu drehen, führt zu Radschlupf und zum Verlust der Kontrolle über die Maschine.

Das Bereitstellen einer Drehung aller Räder der Maschine bei unterschiedlichen Geschwindigkeiten erfordert die Verwendung eines Differentials an jeder Antriebsachse (d. h. Vollachse) der Maschine, und bei Maschinen erfordert es auch ein Zwischenachsdifferential. Wenn kein Mittendifferenzial vorhanden ist - Allradantrieb nicht echt und kann nicht als dauerhaft bezeichnet werden.

[Zusammenbruch]

Das Funktionsprinzip des "offenen" Differentials

Die einfachste Art von Differential ist das sogenannte. Differenzial "offen"... Seine Aufgabe ist es, das Moment zwischen mechanisch verbundenen Rädern so zu verteilen, dass sich jedes Rad mit dem Maximum dreht mögliche Geschwindigkeit... Wenn gleichzeitig eines der Räder auf einer harten Oberfläche den Halt verliert (zum Beispiel in Schnee oder ein Loch fällt), wird der gesamte Moment darauf übertragen und es dreht sich vergeblich, und das zweite steht auf einem festen Unterstützung, bleibt bewegungslos und ist nicht in der Lage, das Auto von Orten zu bewegen.

Warum passiert es?

Der Planetendifferenzialmechanismus (in diesem Fall symmetrisch, d. h. so ausgelegt, dass er das gleiche Drehmoment auf beide Räder überträgt) dreht die Achszahnräder durch die Satelliten. Satellit sendet gleich Drehmoment gleichzeitig auf beide Achswellen, da es sich um einen Hebel mit gleich Schultern relativ zu seiner eigenen Drehachse, durch die der Satellit Zug von der Differentialschale erhält.

1 - Halbachsgetriebe; 2,3 - Abtriebs- und Antriebsrad Hauptzahnrad; 4 - Satelliten; 5 - Fall.

Bei Geradeausfahrt mit guter Bodenhaftung an beiden Rädern drehen sich die Satelliten nicht um ihre Achse und übertragen das maximale Drehmoment vom Differenzialtopf auf die Achswelle. Differenzialtopf, Planetengetriebe und Achswellen rotieren insgesamt mit gleicher Winkelgeschwindigkeit.

Beim Wenden beginnen die Satelliten, sich um ihre Achse zu drehen, aktivieren das Planetengetriebe und sorgen für einen Unterschied in den 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, wird die zum Drehen erforderliche Kraft sofort reduziert und das Drehmoment an seiner Achswelle sinkt. Da sich die Satelliten frei um ihre Achse drehen können und dadurch das Drehmoment an beiden Seitenrädern ausgeglichen wird, sinkt das Drehmoment an den Radachsen mit guter Straßenhaftung sowie am Differenzialtopf und am gesamten Getriebe insgesamt. In dieser Situation reicht das reduzierte Drehmoment nicht mehr aus, um ein Rad mit guter Bodenhaftung zu drehen, aber es reicht völlig aus, um das "freie" Rad zu drehen, das sich aufgrund der axialen Drehung der Satelliten weiter dreht (durchrutscht). In diesem Fall wirkt das Planetengetriebe als Untersetzungsgetriebe, das die Drehwinkelgeschwindigkeit des Gleitrades erhöht. Als Ergebnis bleibt ein Rad mit guter Straßenhaftung (wie das Auto im Allgemeinen) stehen, und das Gleitrad dreht sich mit der doppelten Winkelgeschwindigkeit relativ zur Winkelgeschwindigkeit des Differentialtopfs. In diesem Fall sinkt die Gesamtkraft (Drehmoment) über das gesamte Getriebe und der Motor läuft nahezu ohne Last.

Zusätzlich zu Problemen mit der Geländegängigkeit birgt ein "offenes" Zwischenraddifferenzial erhebliche Risiken für das Fahrverhalten unter Traktion. da unter dem einen oder anderen Antriebsrad Bereiche mit niedrigem Haftbeiwert (Eis, Schlamm, Wasser, Sand) auftauchen, wird die gesamte Traktion sofort auf dieses spezielle Rad übertragen und das Auto wird plötzlich (oft unvorhersehbar) zur Seite geschleudert. Übrigens zielt der permanente Allradantrieb (Vollzeit-4WD) bei gewöhnlichen Straßenfahrzeugen genau darauf ab, dieses widerliche und gefährliche Phänomen zu beseitigen.

[Zusammenbruch]

Sperrdifferentiale

Aufdecken...

Im Kampf gegen die nutzlose Rotation eines unbelasteten Rades (Achse) ging das technische Denken folgende grundsätzliche Wege:

• das Differential manuell blockieren, einschließlich der Verwendung eines Fernantriebs (derzeit wird es nur bei billigen und veralteten Maschinen oder äußerst selten bei Spezialmaschinen für superschwere Betriebsbedingungen verwendet);
• Sperren Sie das Differenzial automatisch, auch mit variabler Sperrkraft (die sogenannten "Selbstsperren", sie sind "Differentiale" erhöhte Reibung"," LSD");
• bremsen Sie Freiläufe mit Standardbremsen (elektronisch über ABS-Sensoren).

Die aufgeführten Lösungen werden häufig in der Synthese verwendet. Also auf schweren Allradantrieb Mercedes-SUVs und Toyota verwenden sowohl harte manuelle Zwischenradsperren als auch automatisches + erzwungenes manuelles Zwischenachsschlösser, und elektronisches Bremsen der Räder. Schauen wir uns diese Lösungen genauer an.

Differentiale mit vollständiger manueller (erzwungener) Blockierung

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Differentiale mit vollständiger Zwangssperre haben eigentlich nur zwei Zustände – lose (frei) und gesperrt. Im gesperrten Zustand wird das Differenzial zu einer einfachen Kupplung, die die Achswellen (oder Kardanwellen) starr miteinander verbindet und die Drehung konstant mit gleicher Winkelgeschwindigkeit überträgt.

Die Blockierung wird entweder durch Blockieren der Möglichkeit der axialen Drehung der Satelliten oder durch eine starre Verbindung der Differentialschale mit einer der Achswellen erreicht. In diesem Fall 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.

Unten ist ein ARB-Brücken-Differentialsperrendiagramm, in dem die Satelliten gesperrt sind. Fernantrieb... Die meisten dieser Differentiale verwenden pneumatische, elektrische, hydraulische oder mechanische Antriebe. Dieser Typ Die Sperrung wird sowohl für Brücken- als auch für Mittendifferentiale verwendet.

Aufgrund der Tatsache, dass das voll gesperrte Differential das erhaltene Drehmoment nicht gleichmäßig auf die Achsen verteilt, wird bei starkem Haftungsverlust an einem der Räder das übertragene Drehmoment an der Halbachse eines Rades mit guter Haftung auch stark ansteigen. Daher ist es notwendig, solche Schlösser sorgfältig zu verwenden, tk. die Kraftanstrengung des Motors kann durchaus ausreichen, um den Sperrmechanismus 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 das Auto beim Einsatz in Brücken (insbesondere in Lenkungen) stark an Kontrollierbarkeit verliert. Solche Sperren können nur bei stehendem Fahrzeug aktiviert werden.

[Zusammenbruch]

Automatische Verriegelungen von Nocken und Getriebe

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In solchen Verriegelungen werden anstelle des klassischen Planetengetriebes Nocken oder Zahnradpaare, die bei geringem Unterschied in den Winkelgeschwindigkeiten der Halbachsen die Fähigkeit haben, sich gegenseitig zu drehen (zu springen) und beim Rutschen die Halbachsen miteinander verkeilen und blockieren. Da solche Verriegelungen sehr abrupt ausgelöst werden und auch sehr schwere Ladung, sie werden hauptsächlich beim Militär eingesetzt und Spezialausrüstung... Bei einigen Modellen solcher Differentiale wird eine der Achswellen zum Zeitpunkt einer kleinen Drehzahldifferenz (aufgrund der Verwendung von Überholkupplungen) getrennt.

Detroit E-Z Locker (Tractech-Firma):

Sperren von Detroit Locker:

Nockenblockierung BTR-60:

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[Zusammenbruch]

Sperrdifferentiale (LSD)

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Differentiale mit begrenztem Schlupf- Differentiale mit begrenztem "Nachlauf" (wörtlich - "Schlupf") der laufenden Halbachse relativ nacheilend, sie sind Sperrdifferentiale("Selbstblocker") und Sperrdifferentiale... Je höher die innere Reibung im Differenzial ist, desto höher ist der Sperrkoeffizient - d.h. desto mehr Drehmoment kann das Differenzial zugunsten des rutschfesten Rades umverteilen. Nach dem Funktionsprinzip können Self-Blocks in zwei Haupttypen unterteilt werden:

• geschwindigkeitsempfindlich- ausgelöst, wenn eine Differenz der Drehwinkelgeschwindigkeiten der Halbachsen vorliegt;
• drehmomentempfindlich- ausgelöst durch Kraftabfall (Drehmoment) an einer der Achswellen.

Aufdecken...

Diese Differenziale sind im Motorsport sehr beliebt und werden häufig sowohl als Mittel- als auch als Querachsdifferenziale routinemäßig eingebaut (zum Beispiel hat Toyota Supra, Celica, Rav4, Lexus IS300, Hilux-SUVs Surf, Land-Cruiser, Lexus GX470, Coaster Mini-Bus). Sie bedürfen keiner Bewerbung spezielle Zusätze zu ölen (im Gegensatz zu reibungsbasiertem LSD), ist jedoch besser zu verwenden Qualitätsöl für belastete Hypoidräder.

[Zusammenbruch]

[Zusammenbruch]

"Elektronische" Verriegelungen - Bremskraftregelsysteme

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Die Idee hinter diesen Systemen ist denkbar einfach. Da alle Autos noch obligatorisch ausgestattet sind ABS-System, die die Drehung jedes Rades mit hoher Präzision steuert, warum nicht den Standard anvertrauen Bremssystem Bremsen Sie die Räder gezielt ab und simulieren Sie "echte" Differenzialsperren. Theoretisch kann man sich in diesem Fall auf gewöhnliche freie Differentiale beschränken, und die Arbeit komplexe Schlösserübernimmt die Elektronik und Bremsen.

In der Praxis stellte sich das als etwas komplizierter heraus. Herkömmliche Bremsen sind nicht effektiv genug, um die Räder eines Autos unter schwierigen Offroad-Bedingungen selbst zu halten, sie verschleißen und überhitzen bei einer solchen Belastung schnell. Daher wurde nach einer Zeit der ersten Versuche (Mercedes ML, BMW X5) die Rolle der "elektronischen Verriegelungen" auf eine Hilfsfunktion reduziert - dh. zusätzliche, "dünne" Sperrung bei bestehenden konventionellen Sperrdifferentialen.

Sein Hauptzweck besteht darin, Drehmomente zu verteilen, zu verändern und zu übertragen und bei Bedarf zwei Verbraucher mit unterschiedlichen Winkelgeschwindigkeiten in Drehung zu versetzen.

Das Querachsdifferenzial ist ein Differenzial zum Antrieb der Antriebsräder, wird es bei einem Allradfahrzeug jedoch zwischen den Antriebsachsen eingebaut, ist es der Achsabstand.

Typischerweise befindet sich das Fahrzeugdifferenzial an den folgenden Stellen:

• Antriebsachsen in einem Allradfahrzeug - im Verteilergetriebe
• Antrieb der Antriebsräder bei einem Allradfahrzeug - im Hinter- und Vorderachsgehäuse
• Antriebsrad einfahren Auto mit Frontantrieb- im Getriebe
• Antriebsrad einfahren Auto mit Heckantrieb- Kurbelgehäuse Hinterachse

Das Differential basiert auf Planetenreduktor... Wird in der Getriebeansicht verwendet Getriebe teilt das Differential konventionell in die folgenden drei Typen ein:

• Wurm
• Zylindrisch
• Konisch

Das Schneckendifferenzial ist das vielseitigste Differenzial und kann sowohl zwischen den Achsen als auch zwischen den Rädern eingebaut werden. Der zylindrische Typ befindet sich normalerweise bei Autos zwischen den Achsen. Der konische Typ wird hauptsächlich als Zwischenrad verwendet.

Außerdem wird zwischen asymmetrischen und symmetrischen Fahrzeugdifferentialen unterschieden. Der asymmetrische Typ wird zwischen zwei Antriebsachsen eingebaut und ermöglicht die Übertragung von Drehmomenten in unterschiedlichen Verhältnissen. Der symmetrische Typ wird in der Regel an Achsantrieben installiert und ermöglicht die Übertragung eines gleichen Drehmoments auf zwei Räder.

Kfz-Differentialgerät

Die Hauptelemente des Differentials sind:

• Halbachsgetriebe
• Getriebe von Satelliten
• Rahmen

Differentialdiagramm des Vorderradantriebs:
1 - angetriebenes Zahnrad der Hauptübertragung; 2 - ein Fragment des Hauptzahnradantriebsrads; 3 - Satellitenachse; 4 - Satellit; 5 - Differentialgehäuse; 6 - rechts angeflanschte Welle; 7 - Stopfbuchse; 8 - konisch Rollenlager; 9 - halbaxiales Getriebe; 10 - linke Flanschwelle; 11 - ein Fragment des Getriebegehäuses.

Die Zahnräder der Satelliten ähneln in ihrem Funktionsprinzip einem Planetengetriebe und dienen dazu, die Karosserie und das Halbachsgetriebe miteinander zu verbinden. Letztere wiederum sind mittels Keilwellenprofilen mit Antriebsrädern verbunden. V verschiedene Designs vier oder zwei Satelliten werden verwendet, bei Autos wird die zweite Option häufiger verwendet.

Differentialschale oder -gehäuse - sein Hauptzweck besteht darin, das Drehmoment vom Hauptzahnrad über die Satelliten auf die Seitenzahnräder zu übertragen. Darin befinden sich die Achsen für die Rotation der Satelliten.

Sonnen- oder Halbachsgetriebe - ausgelegt zur Drehmomentübertragung über Halbwellen auf die Antriebsräder. Das linke und das rechte Zahnrad können entweder die gleiche oder eine unterschiedliche Anzahl von Zähnen haben. Die Zahnräder wiederum mit andere Nummer Zähne werden verwendet, um ein asymmetrisches Differential zu bilden, und zwar mit der gleichen Anzahl - für ein symmetrisches.

So funktioniert das Auto-Differential

Das Differential funktioniert wie folgt: Wenn eines der Antriebsräder des Autos gedreht wird, beginnt sich das zweite in die entgegengesetzte Richtung zu drehen, aber die Bedingung der Unbeweglichkeit muss erfüllt sein Kardanwelle... In diesem Fall drehen sich die Stellite um ihre Achsen und spielen die Rolle eines Zahnrads.

Wenn Sie den Motor starten und die Kupplung und eines der Zahnräder einschalten, beginnt sich die Propellerwelle zu drehen und überträgt ihr Drehmoment über die Zylinder- und Kegelräder auf das Differentialgetriebe.

Während sich das Auto auf einer Kurve bewegt, bremst also ein Rad ab, das zweite hingegen erhöht es. Als Ergebnis werden Raddurchdrehen und Schlupf eliminiert und jedes Rad dreht sich mit der Geschwindigkeit, die für eine sichere Bewegung erforderlich ist.

Wenn das Auto geradeaus fährt, passiert nichts Besonderes und das Differential überträgt das Drehmoment im gleichen Verhältnis auf beide Räder. Die Halbachsgetriebe rotieren mit gleicher Winkelgeschwindigkeit, da die Satelliten in diesem Fall stationär sind.

Beim Fahren auf rutschigem Untergrund hat das Differential einen erheblichen Nachteil - es kann zum Seitenrutschen der Maschine führen, da die Traktion am rutschenden Rad gering ist und es im Leerlauf zu rotieren beginnt.

Die einfachsten Autodifferentiale haben noch einen weiteren Nachteil. Gelangen Schmutz oder andere Fremdkörper zwischen die Verzahnungen, kann das Drehmoment in einem anderen Verhältnis übertragen werden, sogar 0 bis 100. Somit bleibt ein Rad in einer völlig statischen Position.

Moderne Modelle haben diesen Nachteil praktisch nicht. Ihr Gerät ist manuell oder starrer automatisch. Darüber hinaus sind in vielen modernen Pkw Stabilisierungs- und Richtungsstabilisierungssysteme verbaut, die es ermöglichen, die Momentenverteilung in Abhängigkeit von der Fahrbahn des Fahrzeugs zu optimieren.

Wie funktioniert das Differential - Video:

Das ist alles, jetzt kennen Sie das Gerät des Differentials.

Was ist differentiell

Ein Differential ist ein Gerät, das den Kraftfluss vom Motor auf andere Getriebekomponenten verteilt. Bei einem Auto mit Antrieb auf einer Achse wird nur ein Differenzial verwendet, ein Zwischenrad, bei einem Allradantrieb sind es sogar drei - zwei Zwischenräder und ein Zwischenachsgetriebe.

Betrachten Sie zum Beispiel ein klassisches Differential (im Gegensatz zu blockierten wird es "offen" oder "frei" genannt). Es 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 Winkelgeschwindigkeiten die Räder sind 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.

Das Hauptzahnrad der Hinterachse VAZ-2101: 1 - Gelenkwellenflansch; 2 - Stopfbuchse; 3 - Ölabweiserring; 4 - vorderes Lager Antriebszahnrad; 5 - hinteres Lager des Antriebsrads; 6 - Einstellring; 7 - Stützring des Halbachsgetriebes; 8 - Halbachsgetriebe; 9 - Satellit; 10 - Stift von Satelliten; 11 - angetriebenes Zahnrad der Hauptübertragung; 12 - Differentialbox; 13 - der Bolzen der Befestigung des Stopfens der Einstellmutter; 14 - Einstellmutterstopper; 15 - Differentialgehäuselager; 16 - Einstellmutter des angetriebenen Zahnrads; 17 - Befestigungsschraube des Abtriebsrades am Flansch des Differentialgetriebes; 18 - führendes Zahnrad der Hauptsendung; 19 - Kurbelgehäuse des Hauptgetriebes; zwanzig - Distanzhülse; 21 - Unterlegscheibe; 22 - Mutter des Antriebszahnrades der Hinterachse.

Es gibt eine einfache Formel, die die Beziehung zwischen den Drehzahlen des Differentialgetriebes und der Seitenräder widerspiegelt. Wenn durch a1 und a2 bezeichnen die Drehfrequenz der Seitenräder und durch ein- die Rotationsfrequenz der Differentialbox, dann: a = (a1 + a2) / 2... Die Formel zeigt, dass, wenn eines der Räder des Autos steht, sich das andere Rad mit der doppelten Frequenz dreht. Trifft eines der beiden Antriebsräder auf eine rutschige Fahrbahn ( nasser Asphalt, Ölflecken, Eis) sinkt der Drehwiderstand stark ab, auch die Haftung nimmt ab, wodurch das Rad nicht die nötige Zugkraft aufbringen kann. Ein solches Rad beginnt sich schneller zu drehen und zu rutschen. Das andere Antriebsrad mit ausreichender Traktion wird mit dem gleichen Drehmoment wie das Kufenrad versorgt. Da das zweite Rad eine große Zugkraft erzeugen kann, kann dies nicht, da das Differential nur die Hälfte des Drehmoments vom Hauptzahnrad auf es überträgt.

Wenn der Bewegungswiderstand des Fahrzeugs die Zugkraft des rutschfesten Rades überschreitet, kann sich das Fahrzeug nicht bewegen. Die Geschwindigkeit des Gleitrades wird stark erhöht und das andere Rad stoppt. Das Fahrzeug wird rutschen. Ein Versuch des Fahrers, die Zugkraft an den Rädern durch Erhöhung der Kraftstoffzufuhr zu erhöhen, führt nur zu einer Erhöhung der Geschwindigkeit eines der Räder. In einer solchen Situation erscheint es erheblicher Nachteil ein konventionelles Differenzial, das die Geländegängigkeit des Fahrzeugs sowohl auf rutschige Straßen und auf Böden mit hohem Rollwiderstand (Sand, Schnee, Schlamm).

Zwangsblockierung

Bei Fahrzeugen, die für das Fahren im Gelände bestimmt sind, müssen Differenziale in Sonderausführung eingebaut werden. Sperren Differentiale mit Zwangssperre werden häufig verwendet. In ihnen stoppt der Fahrer mit Hilfe eines speziellen Antriebs (meistens pneumatisch) die Drehung der Satelliten für eine Weile und die Räder des Autos beginnen sich mit der gleichen Geschwindigkeit zu drehen. Es ist zu beachten, dass ein Auto mit gesperrtem Differential auf einer kurvenreichen Straße mehr Kraftstoff verbraucht und einen starken Reifenverschleiß aufweist, was bedeutet, dass die Betriebskosten des Autos steigen.

Sobald die gegenseitige Drehung der Räder an einer gemeinsamen Achse mit gesperrtem Differential größer ist als die elastische Verformung der Reifen zulässt, tritt Radschlupf auf, der so lange anhält, bis ein Rad auf einer Unebenheit von der Fahrbahn abbricht. Das bedeutet, dass der Fahrer nach Überwindung einer schwierigen Stelle nicht vergessen sollte, die Differenzialsperre zu deaktivieren. Eine Reihe von Konstruktionen sieht für seine automatische Entriegelung oder Begrenzung die Möglichkeit vor, die Geschwindigkeitssperre zu aktivieren.

Selbstsperrende Differentiale

Um den Regelvorgang zu vereinfachen, werden sogenannte Selbstsperrdifferentiale verwendet. Derzeit werden grundsätzlich vier Arten von Schlössern verwendet: Scheibe (Reibung, erhöhte Reibung, LSD), Viskose (Viskosekupplungen) und Schraube (Schnecke). Die modernsten Entwicklungen nutzen elektronische Systeme Radschlupfregelung basierend auf dem Einsatz von Rotationssensoren und dem Einsatz von Standardbremsen(in der Regel werden diese Systeme mit Antiblockier- und Antirutschsystemen kombiniert).

Festplattensperre

Es gibt zwei gängigste Bauarten von Reibungskupplungsdifferentialen. Im ersten wird einer verwendet, im zweiten - zwei Kupplungen. Im ersten Fall wird die Reibscheibenkupplung 1 zwischen eine der Achswellen und das Differentialgetriebe eingefügt. In die Verzahnung der Hülse 2 sind Bronzescheiben eingebaut, die mit dem Differentialgetriebe verbunden sind, die Stahlscheiben sitzen auf den Verzahnungen der Achswelle 3. Die Scheiben werden durch Federn 4 gegeneinander gedrückt. Wenn beide Räder den gleichen Widerstand erfahren, das gesamte Differential dreht sich als Ganzes und es gibt keine Reibung in der Kupplung 1.

Die zweite Bauart ist ein Sperrdifferenzial mit Doppelreibungskupplungen, das weit verbreitet ist in Amerikanische Autos... Bei dieser Konstruktion wird das Kreuz durch zwei sich rechtwinklig schneidende separate Achsen 5 der Satelliten ersetzt, die sowohl in axialer als auch in Winkelrichtung relativ zueinander beweglich sind, wobei ihre Enden jeweils Schrägen aufweisen, A und B, mit denen sie auf Differentialbox 9 aufliegen. Außerdem sind Zwischentöpfe 7 in das Differential eingebracht, sowie die Halbachszahnräder, die auf den Verzahnungen der Halbachsen getragen werden.

Bei nicht rotierenden Satelliten wird die Kraft wie bei einem einfachen Differential auf die Achswellen übertragen. Wenn sich die Satelliten drehen, verschieben letztere die Endschrägen der Achsen 5, so dass die Kraft auf die Reibungskupplung 8, die durch die Schale 7 übertragen wird, für die nacheilende Achswelle zunimmt und für die schneller rotierende Achse abnimmt. In diesem Fall ist die Größe des Bremsmoments nicht konstant, wie bei einem Differential mit eins Scheibenkupplung, und ist proportional zu dem von den Rädern übertragenen Moment.

Für den normalen Betrieb eines solchen Differentials ist die Verwendung eines speziellen Getriebeöl für LSD oder entsprechende konventionelle Öladditive. Außerdem wird es im Laufe der Zeit notwendig, aufgrund des Verschleißes der Scheiben nachzustellen.

Viskose Blockierung

Das Funktionsprinzip ist das gleiche wie das der Festplatte. Die hydraulische Kupplung besteht aus einer Vielzahl von Scheiben mit klebrigen Laufflächen. Durch die Eigenschaften einer speziellen viskosen Flüssigkeit auf Silikonbasis, die bei Erwärmung aushärtet, übertragen die Scheiben das Drehmoment in Abhängigkeit von der Drehzahldifferenz der An- und Abtriebswelle. Eine Erwärmung tritt auf, wenn eine Achswelle schneller zu rotieren beginnt als die andere.

Charakteristisch für die Konstruktion ist, dass bei längerem Durchrutschen der Räder die Sperrkupplung mit einer viskosen Flüssigkeit zunächst weich arbeitet und dann die Sperrwirkung deutlich gesteigert wird. Im ausgehärteten Silikon sind die Scheiben fest eingerastet und die Achswellen arretiert. Viskosekupplungen sind wartungsfrei und gelten als sehr zuverlässig, für ihren langfristigen Betrieb ist es jedoch erforderlich, die vollständige Dichtheit des Geräts zu erhalten.

Schraubensicherung

Das Funktionsprinzip ist wie folgt: normaler Modus Schrauben (oder Schnecken, wie sie aufgrund ihrer charakteristischen Form genannt werden) rollen frei um das Mittelrad. Bei Drehmomentänderung rutschen die Schrauben ein Extremposition und sind in exzentrischen Nuten befestigt. Wenn der Moment ausgeglichen ist, kehren die Schrauben in ihre ursprüngliche Position zurück. Der Betätigungspunkt der Schraubensicherungen wird durch das Profil der Schrauben bestimmt. Solche Differenziale sind weniger verschleißanfällig (Lebensdauer ist vergleichbar mit der eines Getriebes oder klassisches Differential) und konventionelles Getriebeöl verwendet wird.

Nockenblockierung

Diese Blockierung wird ausgelöst, wenn eine Differenz der Drehzahlen der Räder auftritt. Schauen wir uns ein Beispiel für eine differenzielle Implementierung von Tractech an. Im Differentialgehäuse sind zwischen den Kronenradpaaren Drehnocken eingebaut. V normale Bedingungen sie beteiligen sich nicht an der Arbeit, aber sobald eines ihrer Räder zu rutschen beginnt (d. h. deutlich schneller als das andere rotiert), drehen sich die Nocken und die Zahnradpaare greifen ein und sorgen so für eine vollständige Blockierung. Die Sperre wird gelöst, wenn das Nachlaufrad nicht mehr durchrutscht. Diese Art von Differential ist auch ziemlich langlebig und erfordert keine speziellen Öle.

Steuerungsfunktionen

Das Fahren eines Fahrzeugs, das mit einem selbstsperrenden Querachsdifferenzial ausgestattet ist, weist einige Besonderheiten auf. Insbesondere bei Kurvenfahrten auf rutschigem Untergrund kann ein Auto übersteuern, bei zu starker Beschleunigung auf gemischtem Untergrund kann es von der vorgesehenen Flugbahn weggezogen werden usw. Dies gilt insbesondere für Entwicklungen, die als zusätzliche Ausrüstung durch Drittfirmen. Die kompetente Nutzung der Eigenschaften solcher Differenziale ermöglicht es Ihnen jedoch, sich bei schwierigen Straßenverhältnissen souverän zu bewegen und die Geländegängigkeit im Gelände deutlich zu erhöhen.

m Einachsdifferential und seine Blockierung

Bei fehlender Mitte-Mitte-Leistungsverteilung (Mittendifferenzial oder Abschaltmechanismus) muss die Vorderachse abgeschaltet werden, damit Vorder- und Hinterrad mit unterschiedlichen Winkelgeschwindigkeiten rotieren können. Je nach Verkehrsbedingungen ist es erforderlich, dass sich die Räder sowohl der Vorder- als auch der Hinterachse sowie die Räder derselben Achse mit unterschiedlichen Frequenzen drehen und unterschiedliche Wege durchlaufen können. Dies gilt insbesondere für Kurvenfahrten: Die Vorderräder legen beim Kurvenfahren eine größere Strecke zurück als die Hinterräder.

Änderungen des Radweges werden von verschiedenen Faktoren beeinflusst: Reifenschlupf, Reifenschlupfwinkel, Luftdruck, Radlast, Federungskinematik. Gleichzeitig wird deutlich, dass sich auch das Verhältnis der zurückgelegten Wege der Räder der Vorder- und Hinterachse während der Fahrt ändert. Dieser Umstand schließt die Möglichkeit der Verwendung unterschiedlicher Übersetzungsverhältnis in den Hauptzahnrädern von Brücken, um den Unterschied der befahrbaren Wege auszugleichen.

Die kinematisch starr miteinander verbundenen Räder verschiedener Achsen des Wagens weisen bei der Drehung die gleichen Winkelgeschwindigkeiten auf. Auf einer harten Fahrbahn, wenn sich ein Auto mit Allradantrieb bewegt (wenn kein Mittendifferenzial vorhanden ist), können Bedingungen auftreten, unter denen die Räder verschiedener Achsen versuchen, sich mit unterschiedlichen Lineargeschwindigkeiten zu bewegen, und eine starre mechanische Verbindung zwischen ihnen wird ein Hindernis sein, dies zu erreichen. Bei einer geradlinigen Bewegung kann das beschriebene Phänomen beispielsweise durch die unterschiedlichen Rollradien der miteinander verbundenen Räder verursacht werden. In diesem Fall sollte das Rollen der Räder von einer Relativbewegung der Punkte der Aufstandsfläche des Reifens entlang der Straßenoberfläche (mit Gleiten oder Rutschen) begleitet werden.

Dasselbe ist bei gleichen Rollradien möglich, jedoch beim Fahren auf einer Fahrbahn mit unebenem Untergrund oder bei Kurvenfahrten. Das unter diesen Bedingungen auftretende Rutschen oder Schleudern von Reifen geht mit einem erhöhten Verschleiß, einem Verschleiß von Getriebemechanismen und einem unproduktiven Verbrauch von Motorenergie für die Bewegung des Autos einher. Damit die Räder ohne schädliche Begleiterscheinungen im Getriebe rollen, werden neben Zwischenraddifferentialen auch Mittendifferentiale verbaut.

Im Gelände kann das Fahrzeug jedoch in dem Moment unbeweglich werden, wenn die Räder einer der Achsen die Traktion verlieren und zu rutschen beginnen. In einer solchen Situation kann ein herkömmliches Differenzial das für die Bewegung erforderliche Drehmoment nicht auf die auf festem Boden stehenden Hinterräder übertragen. Um dies zu vermeiden, werden bei SUVs Mittendifferenziale mit Zwangssperrung verbaut. Ein Beispiel für eine solche konstruktive Lösung ist die "Niva" VA3-2121, ausgestattet mit Verteilergetriebe mit zwangsgesperrtem Mittendifferenzial.

Die Sperrung wird vom Fahrer des Autos genutzt, um den schwer zu passierenden Abschnitt der Straße zu überwinden. Bei der Rückkehr auf die Autobahn muss das Mittendifferenzial entriegelt werden. V moderne Designs neben mechanischen kommen auch andere Antriebe (pneumatisch, hydraulisch, elektrisch) zum Einsatz, während der Schaltvorgang selbst auf einen einfachen Knopfdruck am Panel reduziert wird.

Der nächste Schritt war das Aufkommen von selbstsperrenden Mittendifferenzialen. Die Prinzipien ihrer Arbeit sind denen von Cross-Wheels ähnlich, die Bedingungen und Aufgaben sind jedoch etwas anders. Wenn sich die Maschine dreht, ist der Nachlauf relativ zum Differentialgehäuse immer die Welle, die das Moment auf überträgt Steuerungsachse, die durch die Drehkinematik der Maschine mit 4x4-Radanordnung bestimmt wird. Davon ausgehend ist beim Einfahren der Antriebswelle der geregelten Achse ein geringer Blockierfaktor wünschenswert, beim Einfahren der ungeregelten Achse (Schlupf) etwas groß. Ein solches Differential wird als selbstsperrend mit asymmetrischen Sperreigenschaften bezeichnet.

Derzeit aktiv leichte Geländewagen weit verbreitete Mittendifferenziale mit automatischer Sperrung mittels einer hydraulischen Kupplung mit einer viskosen Flüssigkeit. Sie bieten unter allen Fahrbedingungen optimale Traktion, sodass keine Zwangsblockierung erforderlich ist. Sie haben auch andere Vorteile. Diese Baugruppe schützt das Getriebe vor Überlastung, die beispielsweise bei einer plötzlichen Radkollision auftreten kann.

Das automatisch von einer Viskose-Hydraulikkupplung gesperrte Differenzial reagiert auf die Straßenbedingungen und sorgt für eine gleichmäßigere Fahrzeuggeschwindigkeit und verringert die Wahrscheinlichkeit eines Steckenbleibens. Ein solches Mittendifferenzial verhindert beim Bremsen, dass das Rad der einen Achse gegen das Rad der anderen sperrt, was zu einem Stabilitätsverlust führt. Darüber hinaus ist die Umverteilung des Überschusses Bremskraft von einem Radpaar zum anderen verkürzt den Bremsweg deutlich und behält die volle Kontrolle über die Maschine.

Schauen wir uns an, wie ein automatisch sperrendes Mittendifferenzial von GKN mit einer hydraulischen Kupplung funktioniert. Die Änderung des Reibungsmoments darin wird so berechnet, dass beim Rangieren auf einer Oberfläche mit guten Hafteigenschaften (Asphalt, Beton usw.) ein kleines Reibungsmoment zwischen den Abtriebswellen entsteht. Mit zunehmender Differenz der Rotationsfrequenzen erhöht sich die Reibung zwischen den Koppelgliedern erheblich. Die Sperrung mittels Visco-Fluid-Kupplung erfolgt exakt entsprechend der Momentenverteilung im Mittendifferenzial.

Tests haben bestätigt, dass die Verteilung der Momente zwischen Vorder- und Hinterrädern eine nahezu neutrale Lenkung des Fahrzeugs gewährleistet. In puncto Fahrkomfort und Sicherheit übertreffen allradgetriebene Fahrzeuge mit einem solchen Antrieb sogar Fahrzeuge mit Frontantrieb. Bei allen Vorteilen dieser Art der Blockierung ist jedoch zu beachten, dass das tatsächliche Einrücken der Blockierung nach Beginn des Radschlupfes, charakteristisch für eine Viskosekupplung, die Chancen auf eine erfolgreiche Überwindung schwerwiegender Geländehindernisse im Gelände deutlich reduziert Form von weichem Untergrund, Matsch oder Schnee, da sich das rutschende Rad schnell eingraben kann. Infolgedessen reichen die Fähigkeiten des Autos selbst bei einem gesperrten Mittendifferenzial möglicherweise nicht für einen unabhängigen Ausstieg aus.

Steckbare Vorderachse

Viele SUV-Hersteller verwenden ein Plug-in-Vorderachsschema (das sogenannte Teilzeit 4WD). In diesem Fall fehlt in der Regel das Mittendifferenzial und im Allradmodus wird eine starre kinematische Verbindung zwischen den Achsen hergestellt. Hersteller empfehlen das Ankuppeln der Vorderachse nur bei schwierigen Straßenverhältnissen, wenn die Räder rutschanfällig sind.

Längeres Fahren in diesem Modus auf Straßen mit hartem Untergrund führt zu erhöhtem Reifen- und Getriebeverschleiß (insbesondere bei Verteilergetrieben mit Kettenantrieb wird die Kette überlastet), erhöhter Verbrauch Kraftstoff und beeinträchtigt auch die Handhabung auf hohe Geschwindigkeiten... Um diese negativen Folgen zu vermeiden, wird bei vielen Konstruktionen nicht nur die Vorderachse deaktiviert, sondern auch die Vorderräder von den Achswellen getrennt.

Dazu Radnaben (Kupplungen Freilauf), die automatisch oder manuell erfolgen kann, Auskuppeln der Achswellen durch eine elektrische oder pneumatischer Antrieb usw.

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Moderner Maschinenbau impliziert eine Vielzahl von Variationen Auto Differential... Das liegt daran, dass sich die Branche ständig weiterentwickelt: Autos sind nicht nur Heckantrieb und Frontantrieb, sondern auch voll. Darüber hinaus ist die Klassifizierung der Fahrzeugkomponenten nach der Struktur des Mechanismus selbst unterteilt. "Füllung" Fahrzeug es wird schwieriger, aber auch unerfahrene Autobesitzer sollten wissen, wie das Differential funktioniert.

Termin

Im Kfz-Getriebe, eines der am meisten wichtige Details ist das Differenzial. Seine Aufgabe ist es, das Drehmoment zweier Verbraucher mit unterschiedlichen Winkelgeschwindigkeiten 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 Autoknoten hat eine planetarische Struktur, die es ihm ermöglicht, seine Aufgabe zu erfüllen, auch wenn die Anzahl der Radumdrehungen in einem Zeitraum unterschiedlich ist. Dies ist möglich, wenn das Auto in eine Kurve einfährt oder ins Rutschen gerät.

Das Differential ermöglicht, dass sich die Antriebsräder des Autos mit unterschiedlichen Winkelgeschwindigkeiten drehen

Mit allen Vorteilen von einfache Möglichkeiten Differentiale haben wichtige Nachteile, und der wichtigste davon ist der folgende: Die Geschwindigkeit auf die Räder wird nicht nur im Verhältnis 50/50 verteilt, sondern kann 100/0 werden, wenn beispielsweise ein Auto auf Eis stecken bleibt oder im Schlamm.

Die gebräuchlichsten Orte für den Einbau eines Differentials sind:

• Getriebe bei Fahrzeugen mit Frontantrieb;
• Verteilergetriebe oder Vorder- und Hinterachsgehäuse, wenn das Fahrzeug über Allradantrieb verfügt;
• Hinterachse bei Fahrzeugen mit Hinterradantrieb.

Darüber hinaus wird das Differential konventionell in mehrere Varianten unterteilt:

• Schneckengetriebe, das als universeller Typ gilt;
• Konisch - wird oft zwischen den Rädern platziert;
• Zylindrisch - Wird häufig für Allradfahrzeuge verwendet und wird zwischen den Achsen eingebaut.

Es gibt auch eine Differenzialteilung nach dem Symmetrieprinzip. Weisen Sie symmetrische und asymmetrische Knoten zu. Jeder der Typen wird in bestimmten Situationen verwendet. Bei Fahrzeugen mit Allradantrieb wird ein asymmetrisches Design verwendet. Das Differenzial ist zwischen den Achsen installiert und gibt jeder von ihnen unterschiedliche Drehmomentanteile. Bei symmetrischen Differentialen ist die Montage an den Hauptachsen geeignet. Dadurch kann ein gleichmäßiges Drehmoment auf die beiden Räder verteilt werden.

Differenzialbetätigung bei einem Fahrzeug mit Heckantrieb

Am Standort sind die Zwischenachs- und Zwischenrad-Baugruppe geteilt. Zwischen zwei Rädern, die sich auf derselben Achse befinden, ist ein Zwischenraddifferential eingebaut. Die Mittendifferenzialeinheit ist genau mittig zwischen zwei parallelen Achsen montiert.

Differentialvorrichtung und Funktionsprinzip

Um zu bestimmen, wie das Differential in einem Auto mit Heckantrieb funktioniert, muss man verstehen, dass sich die hintere Antriebsachse mit einem Kardangetriebe dreht. Danach wird mit Hilfe des Getriebes die Halbachse mit dem Rad darauf gedreht. Das Differential schafft es, die oben genannten Aufgaben zu kombinieren, sodass die Räder mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten durchdrehen können. Bei Fahrzeugen mit Frontantrieb unterscheidet sich die Anordnung und Funktionsweise der Differenzialeinheit. In diesem Fall geht das Drehmoment vom Getriebe sofort an die Montage. Danach wird die Wirkung direkt auf die Antriebswellen ausgeübt. Beim Allradantrieb braucht das Fahrzeug nicht nur einen, sondern gleich drei Knoten: zwischen den Achsen und zwischen den Rädern, damit das Fahrzeug auf verschiedenen Streckenabschnitten passieren kann. Ansonsten unterscheidet sich das Funktionsprinzip nicht von den oben genannten.

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

• Halbachsgetriebe;
• Getriebe von Satelliten;
• Rahmen.

Satelliten ähneln im Aufbau einem Planetengetriebe. Die Hauptfunktion der Satelliten besteht darin, die Karosserie und das Seitengetriebe auszurichten. Die Verzahnungen verbinden Karosserie und Getriebe mit den Rädern, die als Antriebsräder im Auto verwendet werden.

Wenn die im Differential verwendeten Zahnräder eine andere Zähnezahl und eine andere Drehmomentrichtung haben, sind solche Mechanismen unsymmetrisch. Bei gleicher Zähnezahl der Zahnräder ist das Differential symmetrisch.

Der Körper ist die "Schale" der Baugruppe, ihr Hauptteil, in dem der Rest des Mechanismus untergebracht ist.

Was ist eine Differentialsperre in einem Auto?

Das Sperren der Differenzialeinheit ist eine äußerst wichtige Funktion, mit der Sie den Betrieb eines der Gänge vorübergehend unterbrechen können. Dies ist für den Fall erforderlich, dass eines der Räder aus irgendeinem Grund weiter durchdreht und das andere stehen bleibt. Diese Situation kann auftreten, wenn sich das Auto auf einer ungleichmäßig vereisten Straße bewegt.

Das ist interessant! Es lohnt sich, die Sperrung zu verwenden, wenn Sie auf schwierigen Straßen mit niedriger Geschwindigkeit fahren. Dann ist die Wahrscheinlichkeit, stecken zu bleiben, sehr hoch. In anderen Situationen sollten Sie das Differential nicht blockieren, da das Auto dazu neigt, geradeaus zu fahren und fast unkontrollierbar wird.

Varianten des Mechanismus für die Verriegelungsmethode

Das vorübergehende Anhalten eines der Arbeitsmechanismen schützt nicht nur vor dem Abrutschen, sondern auch vor ernsthafte Probleme mit unkontrollierbaren Drifts. Es ist möglich, sowohl das Rad als auch die Hälfte der Achse zu blockieren. Je nach Fahrzeugkonfiguration wird ein Differenzial mit manueller, selbstsperrender oder elektronischer Sperrart verbaut.

Mit Handhilfsbetätigung

Die manuelle Differenzialsperre gilt als eine der primitivsten. Trennung in manueller Modus erfolgt über Knöpfe oder Hebel, die sich im Fahrgastraum befinden. Dieser Typ wird am häufigsten in Fahrzeugen mit Allradantrieb, also in Geländefahrzeugen, verwendet.

Das Planetensystem hat die Form einer Kupplung und blockiert die Bewegung der Satelliten. Experten empfehlen dringend, die manuelle Sperre erst nach Treten des Kupplungspedals zu verwenden.

Es ist wichtig! Verlangsamen Sie nach dem Sperren des Differentials auf die Mindestgeschwindigkeit, insbesondere wenn das Fahrzeug in diesem Moment schwieriges Gelände durchquert. Sobald einer der Knoten gesperrt ist, wird es viel schwieriger zu wenden, was bedeutet, dass das Fahrzeug einfacher geradeaus fahren kann.

Die manuelle Sperrfunktion wird bei Geländefahrzeugen verwendet, die über Rahmenstruktur... Es ist ratsam, die manuelle Verriegelung zu verwenden, da Sie bereits über eine gute Fahrerfahrung verfügen, da es viel schwieriger ist, ein solches Auto zu fahren.

Toyota Land Cruiser 100 ist ein SUV mit einem Mitteldifferenzialsperrknopf.

Fahrzeuge mit manuelle Sperre Differential:

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

Selbstsichernd

Diese Art von Knoten ist gut angepasst an schwierige Bedingungen Fahren, da sie die Geländegängigkeit des Autos deutlich erhöhen. Das Grundprinzip der Selbstsperrung ist, dass bestimmte Fahrbedingungen die automatische Sperrung des Differenzials begünstigen. Wird der Unterschied in den Achswellen zu groß, wird der Pumpenmechanismus ausgelöst, der Öldruck aufbaut. Danach beginnen sich die Platten einander zu nähern und die Radgeschwindigkeit nimmt ab. Mit dieser Methode können Sie die Last auf die Räder beim Rutschen oder Schleudern richtig verteilen.

Es gibt viele berühmte Automobil-Sperrdifferenziale. Zum Beispiel Knoten der Firmen Thorsen und Quife. Auch ein Beispiel für ein solches Gerät ist das „speed sensitive“ Modell. Der Mechanismus erkennt sofort unterschiedliche Drehgeschwindigkeiten der Fahrzeugachsen. Das Modell des Autos, in dem sich dieser spezielle Differentialtyp befindet, ist Toyota Rav4 mit einer Viskosekupplung. Wenn sich eine der Achsen mit viel zu bewegen beginnt mehr Geschwindigkeit, dann rastet die Kupplung ein und beginnt die Bewegung abzubremsen, was einen Notfall verhindert! Sobald die Geschwindigkeit abnimmt, nimmt die Reibungskraft ab und die Teile der Baugruppe werden unabhängig.

Die Arbeit des Thorsen-Differentials basiert auf den Merkmalen des Schneckengetriebes

Bei Sonderausstattungen ist eine andere Version von selbstsperrenden Differentialmechanismen installiert - Nockenpaare. Ein Beispiel ist der GAZ-66. Diese Konstruktion erhöht die Geländegängigkeit des Fahrzeugs erheblich, kann aber durchaus zu gefährlichen Situationen führen, wenn das Differenzial von selbst schließt. Das Schema seiner Wirkung ist sehr einfach und unkompliziert: Anstelle eines "Planetengetriebes" werden im Mechanismus Zahnradpaare verwendet. Sie rotieren bei einer leichten Abweichung der Radgeschwindigkeit, erhöht sich jedoch die Differenz, dann treten die Geräte in den Keil ein.

Elektronisch gesteuert

Die Sperrung des Knotens erfolgt in diesem Fall nach der Informationsübertragung durch die Sensoren zur Steuerung. Das Regelsystem kann nicht nur die Differenzialeinheit sperren, sondern auch automatisch die Traktion und Traktion der Räder regeln. Sensoren überwachen die Geschwindigkeit aller Achsen, was das Fahren auf unterschiedlichen Fahrbahnoberflächen stark vereinfacht.

Aktive Aktion

Heute sind aktive Differentiale im Vergleich zu ihren Gegenstücken eines der effektivsten. Ein ähnlicher Mechanismus wurde vor relativ kurzer Zeit erfunden, hat aber bereits an Popularität gewonnen. Sein Funktionsprinzip besteht darin, die Bewegung der Räder und Achswellen zu beschleunigen. Trotz der Tatsache, dass eine solche Lösung den anderen völlig entgegengesetzt ist, erwies sich diese Methode als die erfolgreichste.

Aktives Differential Hinterachse auf Befehl des Zentralprozessors erhöht die Traktion am äußeren Rad des Autos

Solche Entwicklungen optimieren nicht nur die Arbeit, sondern reduzieren auch das Risiko einer Fahrzeugpanne. Außerdem sinkt Prozentsatz Notfallsituationen auf der Straße durch falsche Funktion des Differentials. Kontinuierliche Verbesserung macht das Fahren jedes Landfahrzeugs einfacher, sicherer und komfortabler. Die Hauptsache ist, den Zustand der Zahnräder und aller anderen Teile, die einen direkten Einfluss auf den Betrieb der Differenzialeinheit haben, rechtzeitig zu überprüfen. Davon hängt oft nicht nur die Zuverlässigkeit ab. persönliches Auto sondern auch das Leben des Fahrers und der Passagiere.