Czym jest mechanizm różnicowy i jak działa. Blokada mechanizmu różnicowego w szczegółach: co to jest, jak działa i do czego służy

Mechanizm różnicowy w samochodzie spełnia następujące trzy zadania:

1. Dyferencjał przenosi moc silnika na koła samochodu.
2. Wykonuje ostatni krok w zmniejszaniu liczby obrotów na koła (pamiętamy, że pierwszy taki krok wykonuje skrzynia biegów), a tym samym zwiększa moment obrotowy przenoszony na te same koła napędowe.
3. Przenoszenie mocy na koła napędowe (zawsze włączone) Liczba parzysta koła na tej samej osi: dwa lub wszystkie cztery), dyferencjał pozwala każdemu z nich obracać się z różnymi prędkościami (od tego właśnie dyferencjał zasłużył na swoją nazwę).

W tym artykule dowiesz się, dlaczego Twój samochód potrzebuje różnych obrotów kół, jak to zapewnia, czym jest dyferencjał, jak działa dyferencjał i jakie są jego główne wady. Przyjrzymy się również kilku jego rodzajom.

Do czego służy różnica?

Koła samochodu obracają się z różnymi prędkościami, szczególnie podczas pokonywania zakrętów. Na poniższej animacji widać, że każde koło pokonuje bardzo różną odległość, gdy samochód się skręca, a koła wewnętrzne pokonują znacznie krótszą odległość niż zewnętrzne. Ponieważ prędkość jest równa odległości podzielonej przez czas potrzebny na pokonanie tej odległości, okazuje się, że koła pokonujące krótszy dystans obracają się z mniejszą prędkością: na przykład skręcając w lewo, lewe koła będą się obracać wolniej niż właściwe i na odwrót. Należy również zauważyć, że przednie koła pokonują inną odległość niż tylne koła.

Kliknij, aby wyświetlić animację

W przypadku samochodów z napędem tylko na jedną oś - czy to na tylne, czy na przednie - różnica w obrotach przednich kół do tyłu nie stanowi problemu. Nie ma między nimi połączenia, więc obracają się niezależnie. Ale koła napędowe są ze sobą połączone, tak że jeden silnik i przekładnia muszą napędzać oba koła, przy różnych prędkościach obrotowych. A co jeśli mamy tylko jeden silnik?! Jeśli Twój samochód nie jest wyposażony w mechanizm różnicowy, koła należy zablokować razem, zmuszając je do obracania się z tą samą prędkością. Utrudniłoby to manewry na zakrętach – nawet pod niewielkimi kątami – w tych samochodach, aby móc skręcić, jedna z opon będzie musiała się ślizgać, albo druga będzie musiała się ślizgać. A przy nowoczesnych oponach i drogach asfaltowych będzie to wymagało wiele wysiłku. Siła ta musiałaby być przenoszona przez oś z jednego koła na drugie, co stanowiłoby bardzo duże obciążenie dla elementów osi.

Właśnie z tym problemem dyferencjał radzi sobie nienagannie.

Co to jest różnica?

Mechanizm różnicowy to urządzenie, które dzieli moment obrotowy silnika na dwie ścieżki z wyjściami, dzięki czemu każde wyjście może obracać się z inną prędkością.

Dyferencjał jest dostępny we wszystkich nowoczesnych samochodach osobowych i samochody ciężarowe tak jak wiele pojazdy z napędem na wszystkie koła... Co więcej, wszystkie samochody z napędem na cztery koła muszą mieć dyferencjał pomiędzy każdym kompletem kół napędowych na tej samej osi, a dodatkowo potrzebują dyferencjału pomiędzy parami kół przednich i tylnych (pamiętaj o początku artykułu - ponieważ przednie koła pokonują inną odległość niż tylne koła podczas jazdy w kierunku innym niż bezpośredni?).

Jednak niektórzy samochody z napędem na cztery koła nie mają różnicy między przednimi i tylnymi kołami, a zamiast tego te pary kół są ściśle ze sobą powiązane, tak że przednie i tylne koła muszą obracać się z tą samą prędkością. Dlatego producenci nie zalecają jazdy takimi samochodami po twardych nawierzchniach w trybie napędu na cztery koła, a włączają go tylko w terenie.

Teraz dowiedzmy się, gdzie zwykle znajduje się mechanizm różnicowy w samochodzie, w zależności od rodzaju napędu samochodu:

Jak działa mechanizm różnicowy?

Zaczniemy od najprostszego typu różniczki zwanego otwarty mechanizm różnicowy... Ale najpierw musimy nauczyć się kilku terminów - spójrz na poniższy obrazek, tam znajdziesz główne elementy działania mechanizmu różnicowego:

Tak więc różnica składa się z następujących głównych części:

1. Wał napędowy - przekazuje moment obrotowy, prowadząc go ze skrzyni biegów na początek mechanizmu różnicowego
2. Koło zębate wału napędowego to małe koło zębate śrubowe w kształcie stożka, które służy do sprzężenia z mechanizmem różnicowym
3. Koło koronowe - Koło zębate napędzane, również w kształcie stożka, jest napędzane (obracane) przez koło napędowe. Zębnik i napędzany zębnik razem nazywają się główne koło zębate i to oni służą ostatni krok spadek prędkości obrotowej, która ostatecznie dociera do kół (koło koronowe jest zawsze mniejsze od koła napędowego, co oznacza, że ​​koło napędowe będzie musiało być wykonane dużo więcej rewolucji dopóki wyznawca nie dokona tylko jednej rewolucji wokół siebie).
4. Koła zębate osi to ostatnie koła zębate na ścieżce przenoszenia od wału napędowego do kół.
5. Satelity to mechanizm planetarny, który odgrywa kluczową rolę w zapewnieniu różnicy w obrotach kół podczas skręcania.
6. Wały osi to wały, które rozciągają się od mechanizmu różnicowego bezpośrednio do kół.

Przejdźmy teraz do kluczowego i najważniejszego zrozumienia działania mechanizmu różnicowego i spójrzmy na poniższe animacje, jak powyższe otwarte komponenty różnicowe działają w dwóch przypadkach:

• Kiedy samochód jedzie prosto.
• Kiedy samochód się skręca.

Przekonaj się sam - wszystko jest dość proste:

Kliknij przycisk „Skręć”, aby zobaczyć, jak działa mechanizm różnicowy podczas skrętu, i „Jedź prosto”, aby zobaczyć, jak poruszają się jego elementy podczas ruchu prostego

Jak widać, kiedy jedziemy bezpośrednio w naszym aucie, to tak naprawdę cały mechanizm różnicowy obraca się z tą samą prędkością: prędkością obrotową wał wejściowy jest równa prędkości obrotowej wałów osi i odpowiednio prędkości obrotowej kół. Ale gdy tylko trochę przekręcimy kierownicę, sytuacja się zmieni i teraz satelity wchodzą w swoją główną rolę, które odblokowują się ze względu na różnicę w obciążeniu kół (gdy jedno koło próbuje się poślizgnąć, kręci się szybciej) i cała moc silnika teraz przez nie przechodzi. A ze względu na to, że dwa satelity to dwa niezależne biegi, okazuje się, że przekazują różne prędkości obrotowe na półosie, jakby ją podwajając, ale nie dzieląc całej mocy równo, ale przekazują najwyższa moc koło, które się porusza zewnętrzna krawędź podczas skręcania samochodu i odpowiednio go bardziej kręcą (zwiększając jego liczbę obrotów). A różnica w przenoszonej mocy jest tym większa, im bardziej stromo obraca się maszyna (a dokładniej, im mniejszy promień skrętu tej maszyny).

Jaka jest główna wada mechanizmu różnicowego?

Otwarty dyferencjał przenosi obrót na jedno lub drugie koło w niemal dowolnym przełożeniu, w tym w przełożeniu 100%/0% - gdy jedno z kół napędowych przejmuje na siebie cały moment obrotowy. Jednocześnie rozkład takiego obrotu między kołami następuje, gdy zmienia się obciążenie tych kół (a wraz z nimi na półosiach) - czyli koło z mniejszym obciążeniem na zakręcie otrzymuje większy obrót. Ale tutaj leży jeden znaczna wada, co ma miejsce w określonych warunkach, a mianowicie, gdy oba koła napędowe są w błocie, śniegu lub lodzie i samochód zaczyna się ślizgać – w tym przypadku lwią część obrotów otrzyma koło, które ma mniejszą przyczepność do nawierzchni. Mówiąc najprościej, jeśli np. utkniesz w śniegu, siedząc „na brzuchu” – gdy jedno koło jest przyklejone do powierzchni śniegu, a drugie całkowicie wisi w powietrzu, to właśnie to koło otrzyma moc dzięki odpowiedniemu rozkładowi wzdłuż półosi dyferencjału, który jest zawieszony, i to on będzie wirował bezradnie w powietrzu. Szczególnie ostry ten problem oznacza pojazdy terenowe i terenowe.

Jakie są rodzaje różnic?

Rozwiązaniem tych problemów jest: mechanizm różnicowy zwiększone tarcie (LSD, zwany także mechanizm różnicowy o ograniczonym poślizgu). Mechanizmy różnicowe o ograniczonym poślizgu wykorzystują różne mechanizmy, aby zapewnić normalne działanie mechanizmu różnicowego w różne warunki jeździć. Gdy koło się ślizga, ten mechanizm różnicowy umożliwia przeniesienie większego momentu obrotowego na koło antypoślizgowe.

W SUV-ach i pojazdach terenowych stosuje się również dyferencjały z ręcznym odłączaniem, które jednak bardzo często nie są chronione przed przypadkowym rozłączeniem lub rozłączeniem w niewłaściwym czasie z powodu niewiedzy - faktem jest, że możliwość wyłączenia mechanizmu różnicowego na go pociąga za sobą jego ewentualną awarię i ten powszechny problem.

Co to jest sprzęgło wiskotyczne (sprzęgło wiskotyczne)?

Sprzęgło wiskotyczne jest najczęściej spotykane we wszystkich pojazdach z napędem na cztery koła. A jeśli przeczytałeś artykuł o zasadzie działania przemiennika momentu obrotowego, to wiedz, że sprzęgło wiskotyczne ma podobny schemat działania. Jest szeroko stosowany do łączenia tylnych kół z przednimi tak, że gdy jeden zestaw kół zaczyna się ślizgać, moment obrotowy zostanie przeniesiony na drugi zestaw, rozwiązując w ten sposób opisany powyżej problem palącego się koła.

Sprzęgło wiskotyczne ma dwa zestawy płytek wewnątrz uszczelnionej obudowy wypełnionej lepkim płynem (na przykład nieco bardziej lepkim niż olej przekładniowy). Do każdego wału wyjściowego podłączony jest jeden zestaw płytek. V normalne warunki oba zestawy płytek i ich część lepkiego płynu poruszają się z tą samą prędkością. Ale kiedy jedna oś próbuje obracać się szybciej, być może dlatego, że się ślizga, wiele płytek odpowiadających kołom tej osi obraca się szybciej niż inne. Lepki płyn pomiędzy płytami próbuje dogonić szybsze dyski, napędzając w ten sposób wolniejsze dyski. Przenosi to większy moment obrotowy na wolniej obracające się koła, które nie ślizgają się.

Lepkie urządzenie sprzęgające

Gdy samochód skręca, różnica prędkości między kołami na jednej osi nie jest tak duża, jak wtedy, gdy jedno z kół po prostu się ślizga. Im szybciej płyty obracają się względem siebie, tym większy moment obrotowy jest przykładany do sprzęgła. Sprzęgło nie zapobiega obracaniu się zwojów, ponieważ ilość przenoszonego podczas skrętu momentu obrotowego jest niewielka.

Prosty eksperyment z jajkiem pomoże wyjaśnić zachowanie lepkiego sprzężenia. Jeśli położysz jajko na blacie kuchennym, muszle, białka i żółtka pozostaną nieruchome. Ale kiedy zaczniesz kręcić jajkiem, skorupka jajka poruszy się z większą ilością wysoka prędkość niż białko, a białko jest trochę szybsze, jem żółtko, ale żółtko wtedy szybko nadrabia. Nawiasem mówiąc, aby mieć pewność co do tych słów, przeprowadź eksperyment, gdy tylko będziesz miał jajko: obróć je wystarczająco szybko, a następnie zatrzymaj, a następnie po prostu puść jajko, a zacznie się ponownie kręcić (no cóż, a przynajmniej drgać w kierunku poprzedniego obrotu) ... W tym eksperymencie zastosowaliśmy tarcie pomiędzy skorupką, białkiem i żółtkiem, przykładając siłę tylko do skorupki. Najpierw właściwie odwijaliśmy skorupę iz pewnym opóźnieniem za skorupą, z powodu tarcia, zaczęła się odwijać biel, a potem żółtko. A kiedy zatrzymaliśmy skorupę, to samo tarcie - między wciąż poruszającym się żółtkiem, bielą i skorupką - przyłożyło siłę do skorupy, powodując jej przyspieszenie. Tak więc w przypadku lepkiego sprzężenia siła jest przenoszona między cieczą a zestawami płytek w taki sam sposób, jak między żółtkiem, bielą i powłoką.

Co to jest mechanizm różnicowy Torsen?

Mechanizm różnicowy Torsen jest urządzeniem czysto mechanicznym: nie jest związany żadną żadną, jak również sprzęgłami lub lepkimi płynami, i w swojej istocie jest dość prostym mechanizmem, bardzo podobnym do otwartego mechanizmu różnicowego.

Torsen działa w taki sam sposób, jak otwarty mechanizm różnicowy, gdy moment obrotowy między dwoma kołami napędowymi jest równy. Ale gdy tylko jedno z kół zaczyna tracić przyczepność, różnica momentu obrotowego powoduje, że koła zębate blokują się w mechanizmie różnicowym Torsen.

Ten typ mechanizmu różnicowego jest często stosowany w mocnych i bardzo mocnych pojazdach z napędem na 4 koła. Podobnie jak sprzęgło wiskotyczne, jest często używane do przenoszenia mocy między przednimi i tylnymi kołami. W tym zastosowaniu mechanizm różnicowy Torsen przewyższa lepkość, ponieważ konsekwentnie przenosi moment obrotowy na koła, zanim zacznie się ślizganie. Jeśli jednak jeden zestaw kół całkowicie utraci przyczepność, mechanizm różnicowy Torsen nie będzie w stanie przenieść momentu obrotowego na drugi zestaw kół ze względu na swoją konstrukcję i sposób działania.

Tak wygląda nowoczesny dyferencjał Torsen.

Swoją drogą, prawie wszystkie Samochody Hummer użyj mechanizmu różnicowego Torsen między przednią i tylną osią. Jednocześnie instrukcja obsługi Hummera oferuje nowe rozwiązanie problemu, gdy jedno koło całkowicie traci przyczepność: naciśnij pedał hamulca. Poprzez zaciągnięcie hamulca moment obrotowy jest przenoszony na koła, które znajdują się w powietrzu, a następnie przenoszony na koła, które będą w stanie wyciągnąć samochód z „bałaganu”.

Dyferencjał pełni dwie funkcje:

• przeniesienie energii silnika na koła, umożliwiając im obracanie się z różnymi prędkościami;
• redukcja przełożenia z silnika na koła;

W przypadku samochodu z napędem na przednie koła koła napędowe są z przodu, w przypadku napędu na tylne koła odpowiednio z tyłu. Koła napędowe są połączone ze sobą w taki sposób, że silnik lub skrzynia biegów mogą jednocześnie obracać obydwoma kołami. Kolejna para kół, nazwijmy je napędzane, nie są ze sobą sztywno połączone i mogą się obracać niezależnie od siebie. Gdyby Twój samochód nie miał dyferencjału, koła obracałyby się z tą samą prędkością i włączenie takiego samochodu byłoby trudne. Jedno koło musiałoby się wtedy ślizgać. Z jakością nowoczesne drogi i opon, będzie to wymagało wiele wysiłku.

Dyferencjał to urządzenie, które dzieli moment obrotowy silnika, umożliwiając każdemu kole obracanie się z inną prędkością. Różnica jest stosowana we wszystkich nowoczesne samochody i ciężarówki, a także wiele pojazdów z napędem na cztery koła. W pojazdach z napędem na wszystkie koła dyferencjał jest umieszczony na przedniej i tylnej parze kół, ponieważ każda para prowadzi. Przez chwilę systemy napędu na wszystkie koła nie miał różnicy między przednimi i tylnymi kołami.

Otwarty mechanizm różnicowy.
Zaczniemy od najprostszego typu dyferencjału, którego nazwa to otwarta dyferencjał.
Gdy samochód jedzie prosto po drodze, oba koła napędowe obracają się z tą samą prędkością. Koło napędowe obraca napędzane koło zębate, na którym zamocowane są satelity. Gdy pojazd porusza się prosto, żaden z satelitów nie obraca się wokół własnej osi.
Zwróć uwagę, że liczba zębów na wale napędowym jest mniejsza niż tryb... Być może słyszałeś określenie takie jak stosunek tylna oś... Jeśli przełożenie wynosi 4 do 10, oznacza to, że liczba zębów na zębniku jest powiązana z liczbą zębów na kole zębatym jako 4 do 10.
Kiedy samochód skręca, koła obracają się z różnymi prędkościami.
Na powyższej animacji widać, że podczas skręcania satelity zaczynają się obracać, pozwalając kołom poruszać się z różnymi prędkościami.

Mechanizm różnicowy i trakcja.
Otwarty mechanizm różnicowy zawsze generuje ten sam moment obrotowy na każde koło.
Istnieją dwa czynniki, które określają, jaki moment obrotowy zostanie przyłożony do koła:

• uchwyt koła;
• moc silnika;

Gdy droga jest sucha, a przyczepność koła dobra, moment obrotowy, który należy przyłożyć do koła, określa silnik i skrzynię biegów. Jeśli przyczepność koła do drogi jest słaba, załóżmy na lodzie, że moment obrotowy będzie ograniczony do takiej wartości, przy której koła nie będą się ślizgać. Dlatego nawet przy wystarczającym momencie obrotowym silnika konieczne jest zapewnienie dobrej przyczepności.

Na cienkim lodzie.
Jadąc po lodzie, aby koła nie ślizgały się na starcie, trzeba ruszać z drugiego, a nawet trzeciego biegu. Przenosi to na koła mniejszy moment obrotowy.
A co się stanie, jeśli jeden? kierownica będzie na ziemi, a drugi na lodzie? Wystąpił problem z maszyną z otwartym mechanizmem różnicowym.
Należy pamiętać, że otwarty mechanizm różnicowy przenosi ten sam moment obrotowy na oba koła. Maksymalny moment obrotowy będzie ograniczony momentem obrotowym, jaki może być przyłożony do koła na lodzie, które jest bardzo małe, a koło o dobrej przyczepności otrzyma ten sam moment obrotowy. W rezultacie samochód będzie się poruszał bardzo wolno.
SUV.
Otwarty mechanizm różnicowy może powodować wiele niedogodności podczas jazdy po nierównym terenie. Nawet jeśli samochód jest cały napędzany i ma otwarty mechanizm różnicowy, nadal może się utknąć. Jeśli jeden z przodu lub tylne koła wystartuje z ziemi i będzie się obracał w powietrzu i nie będzie można się ruszyć.
Rozwiązaniem tego problemu jest mechanizm różnicowy o ograniczonym poślizgu. Mechanizm różnicowy o ograniczonym poślizgu wykorzystuje różne mechanizmy, aby zapewnić normalną różnicę prędkości. Gdy jedno z kół się ślizga, moment obrotowy jest przenoszony na drugie koło.
Sprzęgło wiskotyczne.
Sprzęgło wiskotyczne jest często stosowane w pojazdach z napędem na cztery koła. Zwykle służy do łączenia frontu i tylna para koła, natomiast jeśli przednie koła zaczynają się ślizgać, moment obrotowy jest przenoszony na tylne koła i odwrotnie.
Lepkie sprzęgło ma dwa zestawy płytek wewnątrz szczelnej obudowy wypełnionej płynem, jak pokazano powyżej. Każdy zestaw płyt jest połączony z wałem. W normalnych warunkach oba zestawy płytek w płynie obracają się z tą samą prędkością.
Kiedy jedna para kół zaczyna się szybciej obracać, oznacza to, że koła się ślizgają. Zestaw płytek odpowiadający temu kołu zaczyna się szybciej obracać, ale ze względu na właściwości płynu prędkości płytek tylnych i przednich kół stają się równe. Na koła antypoślizgowe przykładany jest większy moment obrotowy.

Na przykład, gdy przednie koła samochodu się ślizgają, sprzęgło wiskotyczne zamyka się i przekazuje moment na tylną oś. Gdy samochód skręca, różnica prędkości jest mniejsza niż w przypadku, gdy jedno koło się ślizga. Im szybciej tarcze obracają się względem siebie, tym większy moment obrotowy jest przenoszony przez sprzęgło wiskotyczne. Sprzęgło nie przeszkadza podczas pokonywania zakrętów, ponieważ moment obrotowy podczas pokonywania zakrętów jest bardzo niski. Przeniesienie momentu obrotowego nie nastąpi, dopóki nie rozpocznie się ślizganie. Prosty eksperyment z jajkiem pomoże ci zrozumieć, jak działa lepkie połączenie. Jeśli położysz jajko na kuchennym stole, skorupka i żółtko będą nieruchome. Teraz, jeśli rozwiniesz jajko, żółtko będzie próbowało dogonić skorupkę.
Aby udowodnić, że żółtko się kręci, szybko zatrzymaj jajko, a następnie zwolnij je ponownie - jajko się zakręci (chyba że jest ugotowane na twardo). W tym eksperymencie wykorzystujemy siłę tarcia między skorupką a żółtkiem. W lepkim połączeniu siła jest przykładana między płynem a zestawem płytek w taki sam sposób jak jajko.
Samoblokujący mechanizm różnicowy.
Mechanizm różnicowy o ograniczonym poślizgu składa się z tych samych części, co otwarty, a dodatkowo dodano mechanizm elektryczny, pneumatyczny lub hydrauliczny, aby zablokować oba wyjściowe koła zębate. Mechanizm ten zazwyczaj uruchamiany jest ręcznie za pomocą przełącznika, po aktywacji oba koła będą się obracać z tą samą prędkością. Jeśli jedno koło oderwie się od ziemi, drugie będzie się nadal kręcić, jakby nic się nie zmieniło.
Mechanizm różnicowy Torsen - czysty urządzenie mechaniczne i nie zawiera elektroniki ani lepkich płynów. Gdy tylko jedno koło traci przyczepność, system łączy je ze sobą. Na przykład, jeśli mechanizm różnicowy Torsen jest zaprojektowany z przełożeniem 5:1, pozwala to na pięciokrotne obciążenie koła, które ma dobrą przyczepność. Torsen nie wyrównuje momentu obrotowego na kołach, ale kieruje go na bardziej „obciążoną” oś.

Gdy samochód jest w ruchu, moment obrotowy jest przenoszony z, a następnie, poprzez główny bieg i mechanizm różnicowy, na koła napędowe. pozwala zwiększyć lub zmniejszyć przenoszony moment obrotowy i jednocześnie zmniejszyć i odpowiednio zwiększyć prędkość obrotową kół. Przełożenie w przekładni głównej dobierane jest w taki sposób, aby maksymalny moment obrotowy i prędkość obrotowa kół napędowych były jak najbardziej optymalne dla konkretny samochód... Ponadto zwolnica bardzo często jest przedmiotem tuningu samochodu.

Urządzenie z napędem końcowym

Zasadniczo zwolnica to nic innego jak przekładnia redukcyjna, do której podłączona jest przekładnia napędowa wał wtórny Punkt kontrolny i napędzany - z kołami samochodu. Rodzaj połączenie zębate główne koła zębate różnią się w następujących typach:

• cylindryczny – w większości przypadków stosowany w samochodach z układ poprzeczny oraz skrzynie biegów i napęd na przednie koła;
• stożkowaty – stosowany bardzo rzadko, bo tak się dzieje duże wymiary oraz wysoki poziom hałas;
• hipoid - najbardziej pożądana odmiana główne koło zębate, który jest używany w większości samochodów z klasycznym Napęd na tylne koła... Hipoidalny bieg jest mały i niski poziom hałas;
• robak - praktycznie nie używany w samochodach ze względu na pracochłonność produkcji i wysokie koszty.

Warto również zauważyć, że pojazdy z napędem na przednie i tylne koła mają inna lokalizacja główne koło zębate. V pojazdy z napędem na przednie koła z poprzecznym układem punktu kontrolnego i jednostka mocy, cylindryczna zwolnica znajduje się bezpośrednio w obudowie przekładni.

W samochodach z klasycznym napędem na tylne koła zwolnica zainstalowany w obudowie osi napędowej i jest połączony ze skrzynią biegów za pomocą. W funkcjonalne transmisja hipoidalna samochód z napędem na tylne koła zawiera również odwrócenie obrotu o 90 stopni dzięki przekładni zębatej stożkowej. Mimo Różne rodzaje a lokalizacja, przeznaczenie głównego biegu pozostaje niezmienione.

Samochód różnicowy

Samochód różnicowy najczęściej łączony z przekładnią główną i umieszczony odpowiednio w obudowie skrzyni biegów lub w obudowie tylnego mostu. Jednak między osiami napędowymi pojazdu z napędem na wszystkie koła można również zamontować mechanizm różnicowy. Różnica jest i jest podzielona na następujące typy:

• skos - w większości przypadków montowany jest wraz z przekładnią główną między kołami jednej osi napędowej;
• cylindryczny - najczęściej używany do odsprzęgania osi wiodących pojazdy z napędem na cztery koła;
• ślimak - jest uniwersalny i jest montowany zarówno między kołami jak i między osiami napędowymi.

Głównym celem mechanizmu różnicowego jest rozłożenie momentu obrotowego między kołami samochodu i zmiana ich częstotliwości obrotów względem siebie. Na przykład skręcanie autem bez dyferencjału byłoby po prostu niemożliwe, ponieważ podczas skręcania koło zewnętrzne musi koniecznie obracać się z wyższą częstotliwością niż koło wewnętrzne.

Dyferencjały są symetryczne i asymetryczne. Symetryczny mechanizm różnicowy przenosi równy moment obrotowy na oba koła i jest najczęściej montowany w połączeniu z przekładnią główną. Asymetryczny mechanizm różnicowy umożliwia przenoszenie momentu obrotowego w różnych proporcjach i jest ustawiony pomiędzy.

Mechanizm różnicowy składa się z obudowy, zębników i kół bocznych. Korpus jest zwykle wyrównany z napędzanym kołem zębatym przekładni głównej. Zębniki pełnią rolę planetarnej przekładni redukcyjnej i łączą koła boczne z obudową mechanizmu różnicowego. Koła zębate półosi (słoneczne) są połączone z kołami napędowymi za pomocą półosi na połączeniach wielowypustowych.

Ze wszystkimi zaletami najprostszego mechanizmu różnicowego jest też wada... Faktem jest, że prędkość można rozłożyć na koła nie tylko w stosunku np. 50/50, 40/60 czy 35/65, ale także 0/100. Oznacza to, że absolutnie cały moment obrotowy może zostać przeniesiony na jedno koło samochodu, podczas gdy drugie koło będzie absolutnie statyczne. Dzieje się tak, gdy samochód utknie w błocie lub lodzie.

ale nowoczesne dyferencjały doskonalsze i praktycznie pozbawione tej wady. Wiele mechanizmów różnicowych ma twarde blokady automatyczne lub ręczne. Ponadto nowoczesne samochody osobowe z napędem na cztery koła wyposażone są w system stabilność kierunkowa, który opiera się na optymalnym rozkładzie momentu obrotowego pomiędzy osiami i poszczególnymi kołami w zależności od trajektorii.

W przypadku samochodu dyferencjał odpowiada za rozłożenie momentu obrotowego pomiędzy kołami napędowymi, a także umożliwia obracanie się kół z różnymi prędkościami kątowymi w określonych warunkach.

Przeczytaj w tym artykule

Gdzie jest dyferencjał w przekładni pojazdu, rodzaje dyferencjałów

Jak wiecie, samochody mają napęd na przednie koła, napęd na tylne koła i napęd na wszystkie koła. Jeśli chodzi o lokalizację mechanizmu różnicowego:

• jeśli napęd jest realizowany na przednie koła, mechanizm różnicowy jest sam w sobie;
• w samochodzie z napędem na tylne koła mechanizm różnicowy jest zainstalowany w obudowie tylnej osi;
• w samochodach z Napęd na cztery koła do napędu kół napędowych dyferencjał znajduje się w przedniej i tylnej osi, a do napędu osi napędowych mechanizm jest zainstalowany w sprawa transferowa(rozdawać).

Mechanizmy różnicowe to także międzyosiowe i międzyosiowe mechanizmy różnicowe. Jeśli mechanizm różnicowy jest używany do napędzania kół napędowych, to: międzyosiowy mechanizm różnicowy... Środkowy mechanizm różnicowy znajduje się pomiędzy osiami napędowymi pojazdów z napędem na wszystkie koła.

Jeśli chodzi o urządzenie i cechy konstrukcyjne, mechanizm różnicowy oparty jest na przekładni planetarnej. Biorąc pod uwagę typ bieg, który jest stosowany w skrzyni biegów, dyferencjał (skrzynia biegów) może być: stożkowy, cylindryczny, ślimakowy. Przyjrzyjmy się teraz bliżej budowie i zasadzie działania mechanizmu różnicowego.

Urządzenie różnicowe i zasada działania

Zacznijmy od pierwszego typu. Mechanizm różnicowy stożkowy często działa jako mechanizm różnicowy międzyosiowy. Cylindryczny mechanizm różnicowy znajduje się zwykle w napędzie na cztery koła i jest umieszczony między osiami. Ślimakowy mechanizm różnicowy jest uniwersalny, co pozwala umieścić mechanizm zarówno między kołami, jak i używać go jako międzyosiowego.

W tym przypadku najczęstszą jest różnica skosu, a podstawowe elementy jego projekty są aktywnie wykorzystywane w urządzeniach innych typów mechanizmów różnicowych. Z tego powodu rozważ konstrukcję i zasadę działania mechanizmu różnicowego ukosu jako przykład.

• Tak więc różnica skosu, jak wspomniano powyżej, jest w rzeczywistości przekładnia planetarna... Konstrukcja zawiera półosiowe koła zębate i satelity, które znajdują się w obudowie (kielich dyferencjału).

Moment obrotowy przenoszony jest na obudowę z przekładni głównej, a następnie poprzez satelity na koła boczne. Również główne koło zębate napędzane jest przymocowane do korpusu (sztywne mocowanie). W korpusie zamontowane są osie, satelity obracają się na osiach.

Same satelity, które realizują funkcję przekładni planetarnej, pozwalają połączyć obudowę i koła zębate boczne. Biorąc pod uwagę, ile momentu obrotowego trzeba przenieść, w konstrukcję mechanizmu różnicowego można zintegrować 2 lub 4 cztery satelity.

Koła słoneczne (półosiowe) przenoszą moment obrotowy na koła napędowe pojazdu. Przeniesienie odbywa się przez półosie, połączenie półosi i półosi odbywa się za pomocą wielowypustów.

Koła zębate półosi mogą być lewe i prawe, z taką samą lub różną liczbą zębów. Jeśli liczba zębów jest taka sama, to jest to symetryczny mechanizm różnicowy, w asymetrycznym mechanizmie różnicowym stosowana jest inna liczba zębów na lewym i prawym biegu.

W pierwszym przypadku symetryczny mechanizm różnicowy umożliwia równomierne rozłożenie momentu obrotowego wzdłuż osi i niezależnie od wielkości prędkości kątowych kół napędowych.

Taki mechanizm różnicowy służy do montażu między kołami (symetryczny mechanizm różnicowy międzyosiowy). Asymetryczny mechanizm różnicowy może dzielić moment obrotowy w takim czy innym przełożeniu. Ta cecha pozwala na zastosowanie go między osiami napędowymi.

Przejdźmy teraz do zasad różniczki. Przede wszystkim symetryczny dyferencjał działa w trzech głównych trybach. Pierwszy tryb to jazda po linii prostej, drugi to jazda w zakręcie, a trzeci to jazda po drogach o słabej przyczepności (błoto, lód itp.).

Gdy samochód jedzie na wprost, koła napotykają równy opór. Następuje przeniesienie momentu obrotowego z głównego koła zębatego na obudowę mechanizmu różnicowego. Satelity poruszają się wraz z nadwoziem, które z kolei przenosi moment obrotowy na koła napędowe.

Biorąc pod uwagę fakt, że obrót satelitów na osiach nie występuje, ruch półosiowych kół zębatych odbywa się z jednakową prędkością kątową, prędkość obrotowa lewego i prawego biegu jest równa prędkości obrotowej napędzanego koła zębatego napędu głównego.

Jeśli jednak samochód wchodzi w zakręt, koło znajdujące się bliżej środka (napęd wewnętrzny) jest bardziej obciążone i zaczyna napotykać większy opór w porównaniu z kołem zewnętrznym (najdalej od środka zakrętu).

W wyniku wzrostu obciążenia wewnętrzna półosiowa przekładnia nieco spowalnia obrót, co prowadzi do tego, że satelity zaczynają obracać się wokół własnej osi. Taki obrót satelitów prowadzi do zwiększenia prędkości obrotowej zewnętrznej półosi.

• W praktyce możliwość poruszania kołami napędowymi z różnymi prędkościami kątowymi umożliwia skręcanie bez poślizgu. Nawiasem mówiąc, moment obrotowy jest nadal równomiernie rozłożony na koła napędowe.

Jeśli samochód utknie w błocie, śniegu lub lodzie, jedno koło napotyka większy opór niż drugie. W tym przypadku mechanizm różnicowy (ze względu na swoją konstrukcję) inicjuje przyspieszony obrót koła poślizgowego, podczas gdy drugie koło zwalnia.

Jednak niewystarczająca przyczepność z powłoką nie pozwala na uzyskanie dużego momentu obrotowego na kole ślizgowym, a specyfika symetrycznego mechanizmu różnicowego również uniemożliwi rozwój właściwy moment na drugim kole. Często w takim przypadku samochód po prostu nie może kontynuować dalszego ruchu.

Wyjściem z sytuacji jest konieczność zwiększenia momentu obrotowego na kole, które nie ślizga się. Aby to zrobić, mechanizm różnicowy musi być zablokowany. Z tego powodu SUV-y mają dodatkowa okazja blokada mechanizmu różnicowego, natomiast samochody osobowe a nawet niektóre nowoczesne, budżetowe SUV-y są pozbawione tej funkcji.

Przeczytaj także

Urządzenie i zasada działania przekładni mechanicznej. Wyświetlenia skrzynie mechaniczne(dwuwałowy, trzywałowy), cechy, różnice

Dyferencjał to urządzenie, które kontroluje dystrybucję moment obrotowy od wału wejściowego do wyjściowego, natomiast prędkość każdego pojedynczy element mogą się różnić. Mechanizm jest szeroko stosowany w przemyśle motoryzacyjnym.

Różnice różnią się w zależności od miejsca instalacji, przeznaczenia i cech konstrukcyjnych:

1. Samochody z napędem na jedną oś używają tylko jednego mechanizmu różnicowego, zwanego międzyosiowym mechanizmem różnicowym. Jego konieczność wynika z faktu, że zewnętrzne i wewnętrzne koła pokonują różne odległości podczas skrętu pojazdu.
2. Samochody z napędami 6×6 lub 8×8 zawierają w konstrukcji dodatkowy międzyprzenośny mechanizm różnicowy.
3. W modelach z napędem na wszystkie koła montowane są aż trzy dyferencjały: dwa międzykołowe i jeden międzyosiowy.

Porozmawiamy bardziej szczegółowo o tym, jak działa środkowy mechanizm różnicowy i jakie mogą być środkowe mechanizmy różnicowe.

Cel środkowego mechanizmu różnicowego

Centralny mechanizm różnicowy ma za zadanie rozprowadzać moment obrotowy między osiami napędowymi pojazdu i umożliwiać im obracanie się z różnymi prędkościami kątowymi. Taka potrzeba jest spowodowana przez prosty warunek ruch na nierównych nawierzchniach, gdy ciężar własny konstrukcji naciska na oś, która znajduje się w dolnym położeniu. Tak więc podczas zjeżdżania ze wzniesienia znaczna część momentu jest dostarczana do tylne koła... Odwrotnie w przypadku zejścia.

Centralny mechanizm różnicowy jest zwykle instalowany w skrzyni rozdzielczej pojazdu. Środkowy mechanizm różnicowy może być symetryczny lub asymetryczny. Pierwsza rozkłada moment obrotowy między osiami równomiernie, a druga - w określonym stosunku.

Ponadto istnieje środkowy mechanizm różnicowy bez mechanizmu blokującego, który umożliwia obracanie się osi z różnymi prędkościami, a także samoblokujący mechanizm różnicowy lub mechanizm blokada ręczna, który w sposób wymuszony rozdziela moment obrotowy pomiędzy półosie napędowe w zależności od warunki drogowe... W tym przypadku wymuszone blokowanie centralnego mechanizmu różnicowego oznacza całkowite lub częściowe wyłączenie mechanizmu różnicowego, zapewniając sztywne połączenie przodu i wały tylnej osi pomiędzy nimi.

Najczęściej dla pełne wdrożenie Samoblokujący mechanizm różnicowy jest wykorzystywany do napędu na wszystkie koła samochodu, który może mieć odpowiednio trzy typy konstrukcji i różne zasady działania.

Budowa i zasada działania samoblokującego centralnego mechanizmu różnicowego

Istnieją więc trzy rodzaje samoblokującego środkowego mechanizmu różnicowego:

• lepkie sprzęgło;
• blokujący typ Torsen;
• sprzęgło cierne.

Centralny mechanizm różnicowy ze sprzęgłem wiskotycznym

Środkowy mechanizm różnicowy ze sprzęgłem wiskotycznym to planetarna, symetryczna przekładnia stożkowa. Ten projekt przejmuje kontrolę lepkie sprzęgło, który składa się z następujących elementów:

1. rama;
2. wał obudowy;
3. wał napędowy;
4. wał napędzany;
5. dyski;
6. bieg boczny;
7. uszczelki.

Sprzęgło w swojej konstrukcji posiada hermetycznie zamkniętą wnękę wypełnioną mieszanką olejowo-powietrzną. Wnęka jest kinetycznie połączona z dwoma pakietami tarcz, które są połączone z obiema półosiami.

Zasada działania:

Na ruch prosty na płaskiej powierzchni i z stała prędkość centralny mechanizm różnicowy przekazuje moment obrotowy silnika na przednią i tylną oś napędową w stosunku 50 do 50. Jeżeli jeden z pakietów tarcz zaczyna się szybciej obracać niż drugi, to ciśnienie w uszczelnionej komorze sprzęgła wzrasta i zaczyna mechanicznie hamować (tj. blokować) ten pakiet, tym samym wyrównując prędkości kątowe obrót.

Poniższe przykłady mogą łatwo wyjaśnić, dlaczego potrzebny jest lepki środek różnicowy:

• W przypadku wyjazdu pojazd na śliskiej nawierzchni, co prowadzi do silnego poślizgu przednich kół, ze względu na znaczny wzrost docisku sprzęgła. W rezultacie na tylne koła dostarczany jest znacznie większy moment obrotowy.
• Dystrybucja chwili na korzyść Napęd na przednie koła występuje w przypadku gwałtownego przyspieszenia samochodu na śliskiej nawierzchni. W takiej sytuacji środek ciężkości przesuwa się do przodu, a przednia oś staje się osią prowadzącą.

Konstrukcja z lepkim sprzęgłem stała się powszechna ze względu na prostotę konstrukcji i niski koszt. Wady to brak funkcji ręcznego blokowania, możliwość przegrzania podczas długotrwałej pracy, niepełna automatyczne blokowanie, zamiana znacznej części energii kinetycznej na ciepło.

Środkowy mechanizm różnicowy z blokadą typu Torsen

Konstrukcja napędu roboczego tego systemu składa się z następujących jednostek:

1. rama;
2. półoś prawa;
3. przekładnia osi po lewej stronie;
4. satelity prawej i lewej półosi;
5. wały wyjściowe.

Warto zauważyć, że mechanizm różnicowy Torsen ma najbardziej zaawansowaną konstrukcję.

Zasada działania:

Środkowy mechanizm różnicowy Torsen składa się z napędzanych i napędzanych ślimacznic, zwanych inaczej półosiami i satelitami. W takim systemie blokowanie następuje ze względu na specyfikę działania kół zębatych. tego typu... V normalna kondycja mają określone przełożenie. Jeśli koła mają dobrą przyczepność i płynnie jeżdżą, dyferencjał będzie działał tak samo jak symetryczny. Ale gdy tylko nastąpi gwałtowny wzrost momentu obrotowego, satelita próbuje zacząć się poruszać Odwrotna strona... Przekładnia ślimakowa półosi jest przeciążona, a wały wyjściowe są zablokowane. W takim przypadku nadmiar momentu obrotowego silnika jest przenoszony na drugą oś. Maksymalny stopień redystrybucja pędu dla Różnice Torsen- 75 do 25.

Najbardziej znaną wersją tego systemu jest Torsen. Audi quattro... Jest to jeden z najpopularniejszych mechanizmów w budowie nowoczesnych pojazdów z napędem na cztery koła. Jego niezaprzeczalne zalety to szeroki zakres przeregulowania momentu obrotowego, chwilowa prędkość reakcji i brak negatywnego wpływu na układ hamulcowy... Ale wady obejmują złożoność projektu ze wszystkimi towarzyszącymi konsekwencjami.

Centralny mechanizm różnicowy ze sprzęgłem ciernym

Blokada sprzęgła ciernego jest znacznie lepsza od opisanych powyżej konstrukcji, ponieważ istnieje opcja zarówno automatycznych, jak i ręcznych blokad mechanizmu różnicowego. Strukturalnie jest bardzo podobny do sprzęgła lepkiego i różni się tylko głównymi elementami roboczymi.

1. rama;
2. wał obudowy;
3. wał napędowy;
4. wał napędzany;
5. tarcze cierne;
6. uszczelki.

Zasada działania:

Zasada działania tego środkowego mechanizmu różnicowego jest dość prosta. Przy równomiernym, płynnym ruchu prędkości kątowe są równomiernie rozłożone między osiami. Jeśli jedna z półosi zaczyna obracać się z większą prędkością, tarcze cierne zbliżają się do siebie i spowalniają ją pod wpływem sił tarcia.

Jednak ze względu na złożoność funkcji projektowych i konserwacyjnych dyferencjały tarcia nie używane przez producentów pojazdy produkcyjne pomimo jego oczywistych zalet. Ponadto wymierną wadą takiego systemu jest szybkie zużycie elementów roboczych, co oznacza niewielki zasób jego pracy.

System blokowania Haldex

Ale należy powiedzieć, że w oparciu o konstrukcję środkowego mechanizmu różnicowego z sprzęgło cierne W 1998 roku szwedzka fabryka Haldex wyprodukowała własny alternatywny system. Opierał się na pracy elektrohydraulicznego połączenia elementów. To stara wersja system był raczej porażką niż sukcesem, ale dał początek kilku modyfikacjom, z których ostatnia stała się dość popularna.

Haldex Generation 4, wydany w 2007 roku, był prawdziwym przełomem. Głównymi płaszczyznami roboczymi systemu są tarcze cierne. Za ich pośrednictwem moment obrotowy z silnika przenoszony jest na półoś. Jedną z innowacji była całkowita odmowa producenta zastosowania pompy hydraulicznej jako napędu roboczego. Został zastąpiony przez potężną, całkowicie elektryczną pompę.

Ale najciekawszą zmianą było przekształcenie systemu w całkowicie elektroniczny. Tak więc włączenie sprzęgła i zablokowanie półosi nie zależy już od prędkości obrotowej pojedynczego koła. System jest kontrolowany przez jednostka elektroniczna kierownictwo, które otrzymuje wszystko niezbędne informacje z czujników ruchu. Dodatkowo jednym z głównych sygnałów włączenia sprzęgła jest wciśnięcie pedału gazu. Przyspieszeniu prawie zawsze towarzyszy pewien poślizg, więc blokowanie jest bardzo przydatne.

Haldex 4 jest nazywany przez wielu nowoczesny system do pojazdów z wtykowym napędem na wszystkie koła. Haldex jest szczególnie często instalowany na nowoczesne SUV-y z centralny dyferencjał Produkcja azjatycka. Jego główne zalety to prostota konstrukcji, niezawodność i działanie przez cały czas jazdy. I tu główna wada- niemożność przekazania więcej niż 50% mocy do tylna oś obrót.