Ce este un diferențial și cum funcționează. Blocarea diferențială în detaliu: ce este, cum funcționează și la ce servește

Diferențialul dintr-o mașină funcționează pentru a îndeplini următoarele trei sarcini:

1. Diferențialul transferă puterea motorului pe roțile mașinii.
2. Face ultimul pas în reducerea numărului de rotații la roți (ne amintim că cutia de viteze face primul astfel de pas) și, prin urmare, creșterea cuplului transmis acelorași roți motrice.
3. Transferul puterii pe roțile motoare (întotdeauna pornit număr par roți pe aceeași punte: două sau toate patru), diferențialul permite fiecăreia dintre ele să se rotească la viteze diferite (tocmai din acest lucru și-a câștigat numele diferențialul).

În acest articol, veți afla de ce mașina dvs. are nevoie de rotații rotative diferite, cum este furnizată, ce este diferențialul, cum funcționează un diferențial și care sunt principalele sale dezavantaje. De asemenea, ne vom uita la mai multe dintre tipurile sale.

Pentru ce este un diferențial?

Roțile mașinii se rotesc la viteze diferite, mai ales în viraje. Puteți vedea în animația de mai jos că fiecare roată parcurge o distanță foarte diferită pe măsură ce mașina se rotește și că roțile interioare parcurg o distanță mult mai mică decât cele exterioare. Deoarece viteza este egală cu distanța împărțită la timpul necesar pentru a parcurge această distanță, se dovedește că roțile care parcurg o distanță mai mică se rotesc cu o viteză mai mică: de exemplu, când se face stânga, roțile din stânga se vor roti mai lent decât cele potrivite și invers. De asemenea, trebuie remarcat faptul că roțile din față parcurg o distanță diferită față de roțile din spate.

Faceți clic pentru a vizualiza animația

Pentru mașinile cu o singură tracțiune pe osie - fie la roțile din spate, fie la roțile din față - diferența de rotație a roților din față spre spate nu este o problemă. Nu există nicio legătură între ele, așa că se rotesc independent. Dar roțile motoare sunt interconectate, astfel încât un motor și o transmisie trebuie să conducă ambele roți, în timp ce la viteze diferite. Dar dacă avem un singur motor?! În cazul în care mașina dvs. nu este echipată cu un diferențial, roțile trebuie blocate împreună prin forțarea rotirii la aceeași viteză. Acest lucru ar face dificile manevrele în viraje - chiar și în unghiuri mici - în aceste mașini, pentru a putea roti, una dintre anvelope va trebui neapărat să alunece, sau cealaltă va trebui să alunece. Și cu anvelopele moderne și drumurile asfaltate, acest lucru va necesita mult efort. Această forță ar trebui transferată prin ax de la o roată la cealaltă, punând astfel o povară foarte grea asupra componentelor axei.

Cu această problemă diferențialul se descurcă impecabil.

Ce este un diferențial?

Diferenţial este un dispozitiv care împarte cuplul motorului în două căi cu ieșiri, care permite fiecărei ieșiri să se rotească cu o viteză diferită.

Diferențialul este disponibil pentru toate autoturismele moderne și camioane precum și multe vehicule cu tracțiune integrală... Mai mult, toate mașini cu tracțiune integrală trebuie să aibă un diferențial între fiecare set de roți motrice pe aceeași axă și, în plus, au nevoie de un diferențial între perechile de roți față și spate (amintiți-vă începutul articolului - deoarece roțile din față parcurg o distanță diferită de roțile din spate atunci când mașina se deplasează în altă direcție decât cea directă?).

Cu toate acestea, unele mașini cu tracțiune integrală nu au diferențial între roțile din față și cele din spate și, în schimb, aceste perechi de roți sunt strâns legate între ele, astfel încât roțile din față și cea din spate trebuie să se rotească cu aceeași viteză. De aceea, producătorii nu recomandă conducerea pe astfel de mașini pe suprafețe dure în modul de tracțiune integrală, ci porniți-o numai în afara terenului.

Acum, să aflăm unde se află de obicei diferențialul în mașină, în funcție de tipul de unitate al mașinii:

Cum funcționează un diferențial?

Vom începe cu cel mai simplu tip de diferențial numit diferențial deschis... Dar mai întâi trebuie să învățăm câțiva termeni - uitați-vă la imaginea de mai jos, acolo veți găsi principalele componente ale operației diferențiale:

Astfel, diferențialul constă din următoarele părți principale:

1. Arborele de antrenare - transmite cuplul, conducându-l de la cutia de viteze la începutul diferențialului
2. Angrenajul de antrenare al arborelui de antrenare este un angrenaj elicoidal mic sub forma unui con care este folosit pentru a se cupla la mecanismul diferențial
3. Angrenaj inelar - Un angrenaj antrenat, de asemenea, sub forma unui con, este acționat (rotit) de angrenajul de acționare. Pinionul pinion și pinionul condus, luate împreună, sunt numite echipament principalși ei sunt cei care slujesc ultimul pas o scădere a vitezei de rotație, care ajunge în cele din urmă la roți (angrenajul inelar este întotdeauna mai mic decât angrenajul de antrenare, ceea ce înseamnă că angrenajul de acționare va trebui făcut mult mai multe revoluții până când adeptul face o singură revoluție în jurul său).
4. Angrenajele osiei sunt ultimele vitezele din calea de transmisie de la arborele de antrenare la roți.
5. Sateliții sunt un mecanism planetar care joacă un rol cheie în asigurarea diferenței de rotație a roții la rotire.
6. Arborii axului sunt arbori care se extind de la diferențial direct la roți.

Acum să trecem la înțelegerea cheie și cea mai importantă a modului în care funcționează diferențialul și să analizăm animațiile de mai jos, cum funcționează componentele diferențiale deschise de mai sus în două cazuri:

• Când mașina merge direct.
• Când mașina se întoarce.

Vedeți singur - totul este destul de simplu:

Faceți clic pe butonul „Întoarcere” pentru a vedea cum funcționează diferențialul în timpul unei ture și pe „Conduceți drept” pentru a vedea cum se mișcă componentele sale în timpul unei mișcări drepte

După cum putem vedea, atunci când conducem direct în mașină, atunci de fapt întregul mecanism diferențial se rotește cu aceeași viteză: viteza de rotație arbore de intrare este egală cu viteza de rotație a arborilor axului și, în consecință, viteza de rotație a roților. Dar de îndată ce întoarcem puțin volanul, situația se schimbă, iar acum sateliții intră în rolul lor principal, care sunt deblocați din cauza diferenței de sarcină pe roți (când o roată încearcă să alunece, rotind mai repede) , iar toată puterea motorului trece acum prin ele. Și datorită faptului că cei doi sateliți sunt două trepte de viteză independente, se dovedește că transmit viteze de rotație diferite către arborii axelor, ca și când ar dubla-l, dar nu împărțind întreaga putere în mod egal, ci transmitând cea mai mare putere roata care merge mai departe marginea exterioarăîn timp ce rotiți mașina și, în consecință, o rotiți mai mult (crescând numărul de rotații). Și diferența de putere transmisă este cu atât mai puternică, cu cât mașina se întoarce mai abrupt (mai precis, cu atât raza de virare a acestei mașini este mai mică).

Care este principalul dezavantaj al diferențialului?

Un diferențial deschis transferă rotația pe una sau alta roată în aproape orice raport, inclusiv un raport 100% / 0% - atunci când una dintre roțile motoare ia tot cuplul asupra sa. În același timp, distribuția unei astfel de rotații între roți are loc atunci când se schimbă sarcina pe aceste roți (și împreună cu acestea pe axul axei) - adică o roată cu o sarcină mai mică într-o rotație primește mai multă rotație. Dar aici se află unul dezavantaj semnificativ, care apare în anumite condiții, și anume, atunci când ambele roți motrice sunt în noroi, zăpadă sau gheață, iar mașina începe să alunece - în acest caz, roata care are o aderență mai mică la suprafață va primi partea leului din rotație. Pur și simplu, dacă, de exemplu, sunteți blocat în zăpadă, așezat „pe burtă” - când o roată este aderată la suprafața zăpezii, iar a doua este complet atârnată în aer, atunci doar acea roată va primi puterea datorată la distribuția adecvată de-a lungul arborilor axului diferențial, care este suspendat, și acesta se va roti neputincios în aer. Mai ales acută această problemă standuri pentru vehicule de teren și vehicule de teren.

Ce tipuri de diferențiale există?

Soluția la aceste probleme este diferenţial frecare crescută (LSD, numit și diferențial cu alunecare limitată). Diferențialele cu alunecare limitată utilizează mecanisme diferite pentru a asigura o acțiune diferențială normală în condiții diferite plimbare. Când roata alunecă, acest diferențial permite transferul unui cuplu mai mare la roata antiderapantă.

Pe SUV-uri și vehicule pentru toate terenurile, se folosesc și diferențiale cu decuplare manuală, care, însă, de foarte multe ori nu sunt protejate împotriva deconectării accidentale sau deconectării la momentul nepotrivit din cauza ignoranței - faptul este că posibilitatea de a dezactiva diferențialul de pe go implică posibila sa defalcare și această problemă comună.

Ce este un cuplaj vâscos (cuplaj vâscos)?

Cuplarea vâscoasă se găsește cel mai adesea la toate vehiculele cu tracțiune integrală. Și, dacă ați citit un articol despre principiul funcționării unui convertor de cuplu, atunci ar trebui să știți că cuplajul vâscos are o schemă de funcționare similară. Este utilizat pe scară largă pentru a lega roțile din spate de față, astfel încât, atunci când un set de roți începe să alunece, cuplul va fi transferat către celălalt set, rezolvând astfel problema roții de ardere descrisă mai sus.

Un ambreiaj vâscos are două seturi de plăci în interiorul unei carcase etanșe care este umplută cu un fluid vâscos (puțin mai vâscos decât uleiul pentru angrenaje, de exemplu). Un set de plăci este conectat la fiecare arbore de ieșire. V condiții normale ambele seturi de plăci și porțiunea lor de fluid vâscos se mișcă cu aceeași viteză. Dar când o axă încearcă să se rotească mai repede, poate pentru că alunecă, pluralitatea plăcilor corespunzătoare roților acelei osii se rotesc mai repede decât celelalte. Fluidul vâscos dintre plăci încearcă să prindă discurile mai rapide, conducând astfel discurile mai lente. Acest lucru transferă un cuplu mai mare roților care se rotesc mai lent, care nu alunecă.

Dispozitiv de cuplare vâscos

Când mașina se învârte, diferența de viteză între roțile pe o axă nu este la fel de mare ca atunci când una dintre roți alunecă pur și simplu. Cu cât plăcile se rotesc mai repede una cu cealaltă, cu atât cuplul este mai mare aplicat ambreiajului. Ambreiajul nu împiedică întoarcerea virajelor, deoarece cuplul transmis în timpul virajului este mic.

Un experiment simplu cu un ou va ajuta la explicarea comportamentului cuplării vâscoase. Dacă așezați un ou pe masa din bucătărie, cojile, albul și gălbenușul vor fi imobile. Dar când începeți să răsuciți oul, coaja oului se va mișca cu mai multe de mare viteză decât proteina, iar proteina este puțin mai rapidă, mănânc gălbenușul, dar gălbenușul prinde apoi rapid. Apropo, pentru a fi sigur de aceste cuvinte, efectuați un experiment de îndată ce aveți un ou: rotiți-l suficient de repede, apoi opriți-l, apoi eliberați oul și va începe să se rotească din nou (bine, sau cel puțin în direcția rotației anterioare) ... În acest experiment, am folosit frecare între coajă, albuș de ou și gălbenuș, aplicând forță doar coajei. În primul rând, am desfăcut de fapt cochilia și, cu o oarecare întârziere în spatele cochiliei, din cauza fricțiunii, albul a început să se desfacă, apoi gălbenușul. Și când am oprit coaja, aceeași frecare - între gălbenușul încă în mișcare, alb și coajă - a aplicat forță coajei, determinând accelerarea acesteia. Deci, în cazul unei cuplări vâscoase, forța este transferată între lichid și seturile de plăci în același mod ca între gălbenuș, alb și coajă.

Ce este un diferențial Torsen?

Diferențialul Torsen este un dispozitiv pur mecanic: nu este legat de niciunul, precum și de ambreiaje sau fluide vâscoase și, în esența sa, este un mecanism destul de simplu, foarte similar cu un diferențial deschis.

Torsen funcționează la fel ca un diferențial deschis atunci când cuplul dintre cele două roți motoare este egal. Dar de îndată ce una dintre roți începe să piardă tracțiunea, diferența de cuplu determină blocarea angrenajelor în diferențialul Torsen.

Acest tip de diferențial este adesea utilizat la vehiculele 4WD puternice și foarte puternice. Ca și cuplajul vâscos, este adesea folosit pentru a transfera puterea între roțile din față și spate. Și în această aplicație, diferențialul Torsen depășește confortul vâscos, deoarece transferă cuplul constant pe roți înainte de a începe efectiv alunecarea. Cu toate acestea, dacă un set de roți își pierde complet tracțiunea, diferențialul Torsen nu va putea transfera cuplul către celălalt set de roți datorită designului său și a modului în care funcționează.

Așa arată un diferențial modern Torsen.

Apropo, aproape toate Mașini Hummer utilizați un diferențial Torsen între punțile față și spate. În același timp, manualul de utilizare Hummer oferă o nouă soluție la problema atunci când o roată își pierde complet tracțiunea: apăsați pedala de frână. Prin acționarea frânei, cuplul este aplicat roților care se află în aer și apoi transferat pe roți, care vor putea scoate mașina din „mizerie”.

Diferențialul are două funcții:

• transferul energiei motorului pe roți, permițându-le să se rotească la viteze diferite;
• reducerea raportului de transmisie de la motor la roți;

Pentru o mașină cu tracțiune față, roțile motrice sunt față, respectiv pentru o tracțiune spate, respectiv spate. Roțile motoare sunt conectate între ele astfel încât motorul sau transmisia să poată roti ambele roți simultan. O altă pereche de roți, să le numim conduse, nu sunt conectate rigid între ele și se pot roti independent una de cealaltă. Dacă mașina dvs. nu ar avea un diferențial, roțile s-ar roti cu aceeași viteză și ar fi dificil să porniți o astfel de mașină. O roată ar trebui să alunece. Cu calitate drumuri moderneși anvelope, va fi nevoie de mult efort pentru a face acest lucru.

Un diferențial este un dispozitiv care împarte cuplul unui motor, permițând fiecărei roți să se rotească cu o viteză diferită. Diferențialul se aplică în toate mașini moderneși camioane, precum și în multe vehicule cu tracțiune integrală. La vehiculele cu tracțiune integrală, diferențialul este plasat pe perechea de roți din față și din spate, deoarece fiecare pereche este în frunte. Pentru o vreme sisteme de tracțiune integrală nu avea diferențial între roțile din față și spate.

Diferențial deschis.
Vom începe cu cel mai simplu tip de diferențial al cărui nume este deschis diferențial.
Când mașina circulă direct pe drum, ambele roți motrice se rotesc cu aceeași viteză. Angrenajul de acționare rotește angrenajul condus, pe care sunt fixați sateliții. Când vehiculul se mișcă drept, niciunul dintre sateliți nu se rotește în jurul axei sale.
Rețineți că numărul dinților de pe arborele de acționare este mai mic de roata dintata... Este posibil să fi auzit un termen de genul raport puntea spate... Dacă raportul de transmisie este de la 4 la 10, înseamnă că numărul de dinți de pe pinion este legat de numărul de dinți de pe roata dințată de la 4 la 10.
Când mașina se rotește, roțile se rotesc la viteze diferite.
În animația de mai sus, puteți vedea că la rotire, sateliții încep să se rotească, permițând roților să se deplaseze la viteze diferite.

Diferențial și tracțiune.
Un diferențial deschis generează întotdeauna același cuplu pentru fiecare roată.
Există doi factori care determină cât de mult cuplu va fi aplicat roții:

• prinderea roții;
• puterea motorului;

Când drumul este uscat și aderența roții este bună, cuplul care trebuie aplicat pe roată determină motorul și cutia de viteze. Dacă aderența roții este slabă, de exemplu pe gheață, cuplul va fi limitat la un astfel de număr la care roțile nu vor aluneca. Astfel, chiar și cu un cuplu suficient de la motor, este necesar să se asigure o tracțiune bună.

Pe gheață subțire.
Când conduceți pe gheață, astfel încât roțile să nu alunece la început, trebuie să porniți din a doua sau chiar a treia treaptă. Acest lucru transferă un cuplu mai mic la roți.
Și ce se va întâmpla dacă unul roata motrice va fi pe pământ, iar al doilea pe gheață? Există o problemă pe o mașină cu un diferențial deschis.
Trebuie amintit că un diferențial deschis transmite același cuplu ambelor roți. Cantitatea maximă de cuplu va fi limitată de cuplul care poate fi aplicat unei roți pe gheață, care este foarte mică și o roată cu tracțiune bună va primi același cuplu. Drept urmare, mașina se va mișca foarte încet.
SUV.
Un diferențial deschis poate crea o mulțime de inconveniente atunci când conduceți pe teren accidentat. Chiar dacă mașina este complet condusă și are un diferențial deschis, ea se poate bloca. Dacă unul din față sau rotile din spate va decola de la sol și se va roti în aer și va fi imposibil să vă mișcați.
Soluția la această problemă este un diferențial cu alunecare limitată. Diferențialul cu alunecare limitată utilizează diferite mecanisme pentru a asigura un diferențial de viteză normal. Când una dintre roți alunecă, acest cuplu este transferat pe cealaltă roată.
Cuplare vâscoasă.
Cuplajul vâscos este adesea utilizat la vehiculele cu tracțiune integrală. Se folosește de obicei pentru a conecta partea frontală și pereche din spate roți, în timp ce dacă roțile din față încep să alunece, cuplul este transmis roților din spate și invers.
Cuplajul vâscos are două seturi de plăci în interiorul unei incinte etanșe care este umplută cu lichid așa cum se arată mai sus. Fiecare set de plăci este conectat la un arbore. În condiții normale, ambele seturi de plăci se rotesc cu aceeași viteză în fluid.
Când o pereche de roți începe să se rotească mai repede, aceasta indică faptul că roțile alunecă. Setul de plăci corespunzătoare acestei roți începe să se rotească mai repede, dar datorită proprietăților fluidului, vitezele plăcilor roților din spate și din față devin egale. Cuplul mai mare se aplică roților antiderapante.

De exemplu, atunci când roțile din față ale unei mașini alunecă, ambreiajul vâscos se închide și transmite momentul către puntea spate. Când mașina se învârte, diferența de viteză este mai mică decât atunci când o roată alunecă. Cu cât discurile se rotesc mai rapid unul față de celălalt, cu atât este mai mare cuplul transmis de cuplajul vâscos. Ambreiajul nu interferează la viraje, deoarece cantitatea de cuplu în timpul virării este foarte mică. Transmisia cuplului nu va avea loc până când începe alunecarea. Un experiment simplu cu un ou vă va ajuta să înțelegeți cum funcționează cuplajul vâscos. Dacă puneți un ou pe masa de bucătărie, coaja și gălbenușul vor fi imobile. Acum, dacă desfaci oul, gălbenușul va încerca să ajungă din urmă cu coaja.
Pentru a dovedi că gălbenușul se rotește, opriți rapid oul, apoi eliberați-l din nou - oul se va învârti (cu excepția cazului în care, desigur, este fiert tare). În acest experiment, folosim forța de frecare dintre coajă și gălbenuș. Într-o cuplare vâscoasă, se aplică o forță între lichid și setul de plăci în același mod ca un ou.
Diferențial autoblocant.
Diferențialul cu alunecare limitată constă din aceleași părți ca și deschiderea, plus un mecanism electric, pneumatic sau hidraulic este adăugat pentru a bloca cele două trepte de ieșire împreună. Acest mecanism este de obicei activat manual cu un comutator, după activare, ambele roți se vor roti cu aceeași viteză. Dacă o roată coboară de pe sol, cealaltă va continua să se rotească de parcă nimic nu s-ar fi schimbat.
Torsen diferențial - curat dispozitiv mecanicși nu conține electronice sau lichide vâscoase. De îndată ce o roată își pierde tracțiunea, sistemul leagă roțile. De exemplu, dacă un diferențial Torsen este proiectat cu un raport 5: 1, acest lucru permite de cinci ori sarcina pe o roată care are o tracțiune bună. Torsen nu egalizează cuplul pe roți, ci îl direcționează către axa mai „încărcată”.

Când mașina se deplasează, cuplul este transmis de la și apoi, prin treapta principală și diferențial, la roțile motoare. vă permite să măriți sau să micșorați cuplul transmis și, în același timp, să reduceți și, în consecință, să măriți viteza de rotație a roților. Raportul de transmisie din treapta principală este selectat astfel încât cuplul maxim și viteza de rotație a roților motoare să fie la cele mai optime valori pentru mașină specifică... În plus, unitatea finală este foarte des subiectul reglării mașinii.

Dispozitiv final de acționare

Practic, tracțiunea finală nu este altceva decât o treaptă de reducere a vitezei, la care este conectată treapta de viteză ax secundar Punctul de control și cel condus - cu roțile mașinii. Tip conexiune dințată angrenajele principale diferă în următoarele tipuri:

• cilindric - în majoritatea cazurilor se folosește la mașini cu aranjament transversalși cutii de viteze și tracțiune față;
• conic - se folosește foarte rar, așa cum se întâmplă dimensiuni mariși nivel inalt zgomot;
• hipoid - cel mai solicitat soi echipament principal, care este folosit pe majoritatea mașinilor cu piese clasice tracțiunea spate... Angrenajul hipoid este mic și nivel scăzut zgomot;
• vierme - practic nu se folosește la mașini datorită laboriosității fabricării și costurilor ridicate.

De asemenea, este demn de remarcat faptul că vehiculele cu tracțiune față și tracțiune spate au locație diferită echipament principal. V vehicule cu tracțiune față cu o dispunere transversală a punctului de control și unitate de putere, acționarea finală cilindrică este situată direct în carcasa cutiei de viteze.

La mașinile cu tracțiune clasică, tracțiunea finală instalat în carcasa osiei motoareși este conectat la cutia de viteze prin intermediul. În funcțional transmisie hipoidă mașină cu tracțiune spate include, de asemenea, o inversare a rotației de 90 de grade datorită angrenajelor conice. În ciuda Tipuri variate iar amplasamentul, scopul angrenajului principal rămâne neschimbat.

Mașină diferențială

Mașină diferențială cel mai adesea combinat cu angrenajul principal și situat, respectiv, în carcasa cutiei de viteze sau în carcasa punții spate. Cu toate acestea, un diferențial poate fi instalat și între axele motoare ale unui vehicul cu tracțiune integrală. Diferențialul este și este împărțit în următoarele tipuri:

• teșit - în majoritatea cazurilor este instalat împreună cu angrenajul principal între roțile unei axe motrice;
• cilindric - cel mai des folosit pentru decuplarea axelor de conducere vehicule cu tracțiune integrală;
• angrenaj melcat - este universal și este instalat atât între roți, cât și între axele motoare.

Scopul principal al diferențialului este de a distribui cuplul între roțile mașinii și de a le schimba frecvența de rotație una față de cealaltă. De exemplu rotirea mașinii fără diferențial ar fi pur și simplu imposibilă, deoarece la rotire, roata exterioară trebuie să se rotească în mod necesar la o frecvență mai mare decât cea interioară.

Diferențialele sunt simetrice și asimetrice. Diferențialul simetric transmite un cuplu egal ambelor roți și este cel mai adesea instalat împreună cu tracțiunea finală. Un diferențial asimetric permite transmiterea cuplului în diferite proporții și este setat între.

Diferențialul constă dintr-o carcasă, roți dințate și roți dințate laterale. Caroseria este de obicei aliniată cu angrenajul antrenat al transmisiei finale. Angrenajele cu pinion joacă rolul unei reductoare planetare și conectează angrenajele laterale la carcasa diferențială. Angrenajele cu jumătate de ax (soare) sunt conectate la roțile motoare prin intermediul unor arbori pe jumătăți pe îmbinări striate.

Cu toate avantajele celui mai simplu diferențial există și un dezavantaj... Faptul este că viteza poate fi distribuită roților nu numai într-un raport, de exemplu, 50/50, 40/60 sau 35/65, ci și 0/100. Adică, absolut tot cuplul poate fi transmis unei roți a mașinii, în timp ce a doua roată va fi absolut statică. Acest lucru se întâmplă dacă mașina este blocată în noroi sau gheață.

dar diferențiale moderne mai perfect și practic lipsit de acest dezavantaj. Multe diferențiale au blocări automate sau manuale. În plus, autoturismele moderne cu tracțiune integrală sunt echipate cu un sistem stabilitate direcțională, care se bazează pe distribuția optimă a cuplului între osii și roți individuale, în funcție de traiectorie.

În cazul unei mașini, diferențialul este responsabil pentru distribuirea cuplului între roțile motoare și permite, de asemenea, roțile să se rotească la diferite viteze unghiulare în anumite condiții.

Citiți în acest articol

Unde este diferențialul dispozitivului de transmisie al vehiculului, tipuri de diferențiale

După cum știți, mașinile au tracțiune față, tracțiune spate și tracțiune integrală. În ceea ce privește locația diferențialului:

• dacă acționarea este implementată pe roțile din față, diferențialul este în sine;
• pe o mașină cu tracțiune spate, diferențialul este instalat în carcasa punții spate;
• în mașini cu tractiune integrala pentru a acționa roțile motoare, diferențialul este situat în punțile față și spate, iar pentru a acționa axele motoare, mecanismul este instalat în caz de transfer(înmânează).

Diferențialele sunt, de asemenea, diferențiale între axe și între axe. Dacă diferențialul este utilizat pentru a conduce roțile motoare, acesta este diferențial pe osie transversală... Diferențialul central este situat între axele motoare pentru vehiculele cu tracțiune integrală.

În ceea ce privește dispozitivul și caracteristicile de proiectare, diferențialul se bazează pe o cutie de viteze planetară. Având în vedere tipul Angrenaj, care se folosește în cutia de viteze, diferențialul (cutia de viteze) poate fi: conic, cilindric, melcat. Acum să aruncăm o privire mai atentă asupra structurii și principiului de funcționare a diferențialului în detaliu.

Dispozitiv diferențial și principiul de funcționare

Să începem cu primul tip. Un diferențial conic va funcționa adesea ca un diferențial pe osie. Un diferențial cilindric se găsește de obicei pe tracțiunea integrală și este plasat între axe. Diferențialul melcat este universal, ceea ce vă permite să puneți mecanismul atât între roți, cât și să îl utilizați ca unul interaxial.

În acest caz, cel mai frecvent este diferențialul conic și elemente de baza desenele sale sunt utilizate în mod activ în dispozitivul altor tipuri de diferențiale. Din acest motiv, luați în considerare proiectarea și principiul de funcționare al diferențialului teșit ca exemplu.

• Deci, diferențialul conic, așa cum am menționat mai sus, este de fapt unelte planetare... Designul include angrenaje cu jumătate de ax și sateliți, care se află în carcasă (cupă diferențială).

Cuplul este transmis la carcasă de la angrenajul principal, apoi prin sateliți este transmis la angrenajele laterale. De asemenea, angrenajul principal antrenat de angrenaj este atașat la corp (suport rigid). Axele sunt instalate în corp, sateliții se rotesc pe axe.

Sateliții înșiși, care implementează funcția angrenajului planetar, vă permit să conectați corpul și angrenajele laterale. Având în vedere cât de mult cuplu trebuie transmis, 2 sau 4 patru sateliți pot fi integrați în designul diferențial.

Angrenajele solare (angrenaje cu jumătate de ax) transmit cuplul la roțile motoare ale vehiculului. Transmisia are loc prin semi-arbori, conectarea angrenajelor cu jumătate de ax și semi-arbori se face prin caneluri.

Angrenajele cu jumătate de osie pot fi stânga și dreapta, cu același număr sau diferit de dinți. Dacă numărul dinților este același, atunci acesta este un diferențial simetric, în dispozitivul diferențial asimetric se folosește un număr diferit de dinți pe roata dințată stângă și dreaptă.

În primul caz, un diferențial simetric permite cuplul să fie distribuit în mod egal de-a lungul axelor și indiferent de magnitudinea vitezelor unghiulare ale roților motrice.

Un astfel de diferențial este utilizat pentru instalarea între roți (diferențial simetric pe puntea transversală). Un diferențial asimetric este capabil să împartă cuplul într-un raport sau altul. Această caracteristică permite folosirea acestuia între osii motoare.

Acum să trecem la principiile diferențialului. În primul rând, diferențialul simetric funcționează în trei moduri principale. Primul mod este condus în linie dreaptă, al doilea este condus într-un colț, iar al treilea este condus pe drumuri cu aderență slabă (noroi, gheață etc.).

Când mașina circulă drept înainte, roțile au o rezistență egală. Există un transfer de cuplu de la angrenajul principal la carcasa diferențialului. Sateliții se deplasează împreună cu corpul, care, la rândul său, transferă cuplul pe roțile motoare.

Ținând cont de faptul că rotația sateliților pe axe nu are loc, mișcarea angrenajelor cu jumătate de axă se efectuează cu o viteză unghiulară egală, viteza de rotație a angrenajelor stânga și dreapta este egală cu viteza de rotație a angrenajului antrenat al acționării principale.

Cu toate acestea, dacă mașina intră într-o viraj, roata care este mai aproape de centru (acționarea interioară) este încărcată mai mult și începe să experimenteze mai multă rezistență în comparație cu roata exterioară (cea mai îndepărtată de centrul virajului).

Ca rezultat al creșterii sarcinii, angrenajul intern cu jumătate de ax încetinește oarecum rotația, ceea ce duce la faptul că sateliții încep să se rotească în jurul axei lor. O astfel de rotație a sateliților duce la o creștere a vitezei de rotație a angrenajului semi-axial exterior.

• În practică, capacitatea de a mișca roțile motoare la diferite viteze unghiulare face posibilă rotirea fără alunecare. Apropo, cuplul este încă distribuit în mod egal la roțile motoare.

Dacă mașina este blocată în noroi, zăpadă sau gheață, o roată are mai multă rezistență decât cealaltă. În acest caz, diferențialul (datorită designului său) inițiază o rotație accelerată a roții de derapare, în timp ce cealaltă roată încetinește.

Cu toate acestea, aderența insuficientă cu o acoperire nu permite obținerea unui cuplu mare pe roata de derapare, iar particularitatea funcționării diferențiale simetrice nu permite, de asemenea, dezvoltarea momentul potrivit pe cealaltă roată. Adesea, în acest caz, mașina pur și simplu nu poate continua deplasarea.

Ieșirea din situație este necesitatea de a crește cuplul pe roată, care nu alunecă. Pentru a face acest lucru, diferențialul trebuie blocat. Din acest motiv, SUV-urile au oportunitate suplimentară blocare diferențială, întrucât autoturismeși chiar și unele SUV-uri bugetare moderne sunt private de această funcție.

Citește și

Dispozitivul și principiul de funcționare al unei transmisii mecanice. Vizualizări cutii mecanice(cu două arbori, cu trei arbori), caracteristici, diferențe

Diferențialul este dispozitivul care controlează distribuția cuplu de la arborele de intrare la ieșire, în timp ce viteza fiecăruia element individual Poate diferi. Mecanismul este utilizat pe scară largă în industria auto.

Diferențialele diferă în funcție de locul de instalare, scopul și caracteristicile de proiectare:

1. Mașinile cu tracțiune pe o singură axă utilizează un singur diferențial, numit diferențial pe axă. Necesitatea sa se datorează faptului că roțile exterioare și interioare parcurg distanțe diferite atunci când vehiculul se întoarce.
2. Mașinile cu 6 × 6 sau 8 × 8 drive-uri conțin un diferențial interpurtor suplimentar în design.
3. La modelele cu tracțiune integrală, sunt instalate până la trei diferențiale: două roți interioare și o interaxie.

Vom vorbi mai detaliat despre modul în care funcționează diferențialul de centru și despre ce fel de diferențiale de centru pot fi în general.

Scopul diferențialului de centru

Diferențialul central este conceput pentru a distribui cuplul între axele motoare ale vehiculului și pentru a le permite să se rotească la diferite viteze unghiulare. O astfel de nevoie este cauzată de stare simplă circulație pe suprafețe neuniforme, atunci când greutatea mortă a structurii apasă pe axă, care se află într-o poziție mai joasă. Deci, atunci când conduceți în jos, o parte semnificativă a momentului este furnizată către rotile din spate... Invers, în cazul unei coborâri.

Dispozitivul diferențial central este de obicei instalat în cutia de transfer a vehiculului. Diferențialul central poate fi simetric sau asimetric. Primul distribuie cuplul între axe în mod egal, iar al doilea - într-un anumit raport.

În plus, există un diferențial central fără mecanism de blocare, care permite osiilor să se rotească la viteze diferite, precum și un diferențial cu autoblocare sau cu un mecanism blocare manuală, care distribuie forțat cuplul între arborii punții de acționare, în funcție de starea drumului... În acest caz, blocarea forțată a diferențialului central implică decuplarea completă sau parțială a diferențialului, asigurând o conexiune rigidă a frontului și arborii punții spateîntre ei.

Cel mai adesea pt implementare completă Un diferențial cu autoblocare este utilizat pentru capacitățile de tracțiune integrală ale mașinii, care poate avea trei tipuri de modele și, respectiv, diferite principii de funcționare.

Proiectarea și principiul funcționării unui diferențial central autoblocant

Deci, există trei tipuri de diferențial central autoblocant:

• ambreiaj vâscos;
• blocare tip Torsen;
• ambreiaj de frecare.

Diferențial central cu cuplare vâscoasă

Diferențialul de centru de cuplare vâscos este un design planetar simetric al angrenajului conic. Acest designîși asumă un control cuplaj vâscos, care constă din următoarele elemente:

1. cadru;
2. arborele carcasei;
3. schimbatorul de viteze;
4. arbore antrenat;
5. discuri;
6. angrenaj lateral;
7. sigilii.

Ambreiajul din designul său are o cavitate etanșată ermetic, umplută cu un amestec de ulei de aer-silicon. Cavitatea este conectată cinetic la două pachete de discuri, care sunt conectate la ambii arbori de osie.

Principiul de funcționare:

La mișcare dreaptă pe o suprafață plană și cu viteza constanta diferențialul central transmite cuplul motorului la punțile de antrenare față și spate într-un raport de 50 până la 50. Dacă unul dintre pachetele de discuri începe să se rotească mai repede decât celălalt, atunci presiunea din cavitatea etanșată a ambreiajului crește, iar aceasta începe să frâneze mecanic (adică să blocheze) acest pachet, egalizând astfel viteze unghiulare rotație.

Următoarele exemple pot explica cu ușurință de ce este nevoie de un diferențial de centru vâscos:

• În caz de plecare vehicul pe o suprafață alunecoasă, ceea ce duce la alunecarea puternică a roților din față, datorită creșterii semnificative a presiunii ambreiajului. Drept urmare, roțile din spate oferă un cuplu mult mai mare.
• Distribuția momentului în favoarea tracțiunea față apare în cazul unei accelerații accentuate a mașinii pe o suprafață alunecoasă. Într-o astfel de situație, centrul de greutate se deplasează înainte, iar puntea din față devine cea principală.

Designul cu un cuplaj vâscos a devenit larg răspândit datorită simplității designului și a costului său redus. Dezavantajele includ lipsa unei funcții de blocare manuală, posibilitatea supraîncălzirii în timpul funcționării pe termen lung, incompletă blocare automată, conversia unei părți semnificative a energiei cinetice în căldură.

Diferențial central cu blocare tip Torsen

Proiectarea unității de lucru a acestui sistem constă din următoarele unități:

1. cadru;
2. angrenaj pe jumătate axa dreaptă;
3. angrenaj pe puntea stângă;
4. sateliții angrenajelor cu jumătate de ax dreapta și stânga;
5. arbori de ieșire.

Este demn de remarcat faptul că diferențialul Torsen are cel mai avansat design.

Principiul de funcționare:

Diferențialul central Torsen constă din roți melcate antrenate și conduse, altfel numite semi-osie și sateliți. Într-un astfel de sistem, blocarea are loc datorită particularităților funcționării angrenajelor. de acest tip... V stare normală li se dă un anumit raport de transmisie. Dacă roțile au o tracțiune bună și rulează lin, diferențialul va funcționa la fel ca unul simetric. Dar de îndată ce există o creștere bruscă a cuplului, satelitul încearcă să înceapă să se miște partea din spate... Angrenajul melcat cu jumătate de ax este supraîncărcat și arborii de ieșire sunt blocați. În acest caz, cuplul excesiv al motorului este transferat pe cealaltă punte. Grad maxim redistribuirea impulsului pentru Răsuciți diferențialele- 75 - 25.

Cea mai faimoasă versiune a acestui sistem este Torsen. Audi quattro... Este unul dintre cele mai populare mecanisme în proiectele moderne de vehicule cu tracțiune integrală. A lui avantaje incontestabile sunt o gamă largă de depășiri de cuplu, viteză de răspuns instantanee și fără impact negativ asupra Sistem de frânare... Însă dezavantajele includ complexitatea designului cu toate consecințele asociate.

Diferențial central cu ambreiaj de frecare

Blocarea ambreiajului cu frecare este serios superioară proiectelor descrise mai sus, deoarece există o opțiune atât pentru blocarea diferențială automată, cât și pentru cea manuală. Structural, este foarte similar cu cuplajul vâscos și diferă doar în principalele elemente de lucru.

1. cadru;
2. arborele carcasei;
3. schimbatorul de viteze;
4. arbore antrenat;
5. discuri de frecare;
6. sigilii.

Principiul de funcționare:

Principiul de funcționare a unui centru diferențial de acest fel este destul de simplu. Cu o mișcare uniformă netedă, vitezele unghiulare sunt distribuite în mod egal între axe. Dacă unul dintre arborii axului începe să se rotească cu o viteză crescută, discurile de frecare se apropie și o încetinesc datorită forțelor de frecare.

Cu toate acestea, datorită complexității caracteristicilor de proiectare și întreținere diferențiale de frecare neutilizate de producători vehicule de producțieîn ciuda avantajelor sale evidente. În plus, un dezavantaj tangibil al unui astfel de sistem este uzura rapidă a elementelor de lucru, ceea ce înseamnă o mică resursă a muncii sale.

Sistem de blocare Haldex

Dar ar trebui spus că pe baza designului diferențialului central cu ambreiaj de frecareîn 1998, fabrica suedeză Haldex a produs propriul sistem alternativ. S-a bazat pe activitatea conexiunii electro-hidraulice a elementelor. Acea versiune veche sistemul a fost mai degrabă un eșec decât reușit, dar a dat naștere mai multor modificări, dintre care ultima a devenit destul de populară.

Haldex Generation 4, lansat în 2007, a fost o adevărată descoperire. Principalele planuri de lucru ale sistemului sunt discurile de frecare. Prin ele, cuplul de la motor este transmis arborelui osiei. Una dintre inovații a fost refuzul complet al producătorului de a utiliza o pompă hidraulică ca unitate de lucru. A fost înlocuit de o puternică pompă complet electrică.

Dar cea mai interesantă schimbare a fost transformarea sistemului într-unul complet electronic. Deci, cuplarea ambreiajului și blocarea arborilor osiei nu mai depinde de viteza de rotație a unei roți individuale. Sistemul este controlat prin unitatea electronică management care primește toate informatie necesara de la senzori de mișcare. În plus, unul dintre principalele semnale pentru cuplarea ambreiajului este apăsarea pedalei de gaz. Accelerarea este aproape întotdeauna însoțită de o anumită alunecare, deci blocarea este foarte utilă.

Haldex 4 este numit de mulți sistem modern pentru vehicule cu tractiune integrala plug-in. Haldex este instalat adesea pe SUV-uri moderne cu diferențial de centru Producția asiatică. Principalele sale avantaje sunt simplitatea designului, fiabilitatea și funcționarea pe tot parcursul timpului de conducere. Si aici principalul dezavantaj- imposibilitatea de a transfera mai mult de 50% din putere către puntea spate rotație.