Ce este un diferențial într-o mașină? Diferenţial. Scop și tipuri principale

Diferențialul face parte din transmisie, sistemul care conectează motorul la roțile motoare ale vehiculului. Acest mecanism este implicat în transferul forțelor de rotație (cuplu) de la motor la roți, dar funcția sa principală este aceea de a asigura rotația roților la întoarcerea mașinii la viteze unghiulare diferite.

În absența unui diferențial, roțile mașinii se rotesc cu aceeași viteză la viraje, ceea ce duce la alunecarea roților, care se deplasează de-a lungul diametrului exterior mai mare al arcului de pivotare. Acest efect are un efect extrem de negativ asupra manevrabilității mașinii și duce la uzura rapidă a anvelopelor.

V industria auto modernă Există trei opțiuni pentru plasarea cutiei diferențiale în unitatea de transmisie:

într-o mașină cu conducere rotile din spate(tracțiunea spate) - în zona punții spate;
în mașinile cu tracțiune față - direct în cutia de viteze în sine;
în întregime conduce vehicule(4WD) dispozitiv diferențial poate fi localizat atât în caz de transfer, iar în zonele ambelor axe.

Dispozitiv diferențial

Proiectarea dispozitivului diferenţial se bazează pe reductor planetar... În funcție de ce angrenaje (angrenaje) sunt utilizate pentru a roti roțile, diferențialul este împărțit în trei tipuri diferite:

conic;
cilindric;
vierme.

Cea mai răspândită este transmisia cu transmisie conică și, în consecință, diferențialul conic. Este montat în mod tradițional între cele două osii ale vehiculelor cu tracțiune integrală, și nu între roți, așa cum este posibil la alte tipuri.

Principalele elemente structurale sunt aceleași pentru toate tipurile de diferențiale, prin urmare, vom lua în considerare structura ansamblului folosind exemplul unui mecanism conic.

Angrenajul diferenţial de tip conic este format din următoarele elemente:

reductor planetar;
angrenaje cu sateliți;
corpul dispozitivului.

În argoul profesional pentru inginerii auto și specialiștii centrelor de service, corpul unui dispozitiv diferențial este numit „cupă”. Scopul său principal este de a primi forțele de rotație ale motorului și de a le transfera prin sateliți la trepte. Angrenajul condus al angrenajului de antrenare este atașat de suprafața cupei, iar în interiorul cupei sunt montate osii, pe care se deplasează sateliții. De fapt, ei sunt cei care efectuează cuplarea cupei (corpului) și roților dințate. La vehiculele de pasageri, în mod tradițional se folosește doar o pereche de sateliți, la vehiculele de marfă - doi, deoarece este necesar să se transmită un cuplu deosebit de mare.

După ce au primit energie de la sateliți, angrenajele încep să se deplaseze de-a lungul axei și transmit același cuplu fără modificări la perechea de roți motrice. Ca urmare, vehiculul începe să se miște.

Roțile dințate situate pe osii pot avea un număr egal sau diferit de dinți (spline). Dacă numărul dinților este egal, atunci angrenajul formează un diferențial simetric - cuplul este distribuit de-a lungul axelor în proporții egale. Dacă numărul de dinți nu este egal, atunci are loc o distribuție asimetrică a energiei către roți, ceea ce asigură abilitate crescută de cross-countryîn condiții de drum dificile.

Funcționalitate diferențială a dispozitivului

Diferențialul simetric poate funcționa în unul dintre cele trei moduri disponibile.

Modul principal este drept înainte. V acest mod roțile îndeplinesc aceeași forță de rezistență la drum și, în consecință, primesc același cuplu.

Când intrați într-un colț, modul diferențial se schimbă. Chiar și o ușoară virare la stânga sau la dreapta duce la faptul că roata interioară are mai multă rezistență decât cea exterioară. Pentru a netezi acest defect, angrenajul interior încetinește și, prin urmare, forțează sateliții să se deplaseze în cealaltă direcție, ceea ce va crește amplitudinea de rotație a angrenajului semi-ax exterior. Din această cauză, schimbările viteză unghiulară rotația celor două roți motrice, datorită căreia se efectuează o intrare lină în viraj

Al treilea mod în funcționarea dispozitivului diferențial este activat atunci când conduceți pe gheață sau pe altă suprafață glisantă. Una dintre roțile motrice începe să experimenteze rezistență, în timp ce cealaltă nu. Diferențialul în astfel de cazuri face ca roata de alunecare să se miște cu viteza maxima, iar alimentarea cuplului către cea de-a doua roată este suspendată. După trecerea unui obstacol, este necesar să se egalizeze alimentarea cu energie a setului de roți, care poate necesita blocarea diferențială.

Potrivit experților de la Grupul de companii Favorit Motors, astăzi utilizează mari producători auto europeni și americani propriile dezvoltăriîn domeniul diferențialelor. De exemplu, modelele propuse Mașini Cadillac(Sistem controlat), Chevrolet (diferențial de pozitivare) și Ford (mecanisme Equa-Lock și Traction-Lok) folosesc doar modelele lor de mecanisme de distribuție în transmisie.

Tipuri de diferențiale moderne

Quaife

Acesta este unul dintre cele mai constructive dispozitive simple, care este alcătuit dintr-un mecanism de angrenaj planetar (într-un design plat) și o schemă cu sateliți dubli, care se interconectează între ei în timpul funcționării. Se folosește un ambreiaj elicoidal care, sub sarcină grea, dă puteri axiale și le transferă în perechile de sateliți. Datorită rotației suplimentare a rândului necesar de sateliți la viraje sau alunecări pe suprafețe alunecoase, este posibil să se realizeze frânarea unei roți și să se dea energie celeilalte.

Diferenţialul Quaife implică utilizarea a cinci perechi de sateliţi simultan pentru o fiabilitate maximă a aderenţei dinţilor elicoidali între ei. Acest lucru, pe de o parte, vă permite să utilizați eficient mecanismul în cele mai dificile condiții de drum. Și, pe de altă parte, sugerează că, în timp, va exista o uzură extinsă a întregii structuri în ansamblu.

Mecanismul diferenţial de tip Quaife a fost brevetat în 1965. Astăzi este utilizat în principal în curse sau mașini sport, precum și unele modele de mașini cu tracțiune față.

Torsen

E dragut aspect vechi dispozitiv diferențial cu vierme, a fost inventat în anii 1950. Astăzi, producătorii de automobile folosesc 3 versiuni îmbunătățite ale diferențialului Torsen, dar toate funcționează aproximativ în același mod. Roțile dințate, care sunt situate pe arborii osiei motoare, formează o așa-numită pereche de angrenaje melcate cu sateliți. În acest caz, ceea ce este important, pe fiecare semiaxă există sateliți proprii, care sunt cuplati în perechi în unele poziții cu sateliții celeilalte semiaxe.

Când se deplasează înainte în linie dreaptă, perechile de viermi sunt într-o poziție oprită, iar la virare, se rotesc. Următoarea rotație de-a lungul axei asigură o schimbare a unghiului roții în timpul virajelor. Diferențialul Torsen este considerat cel mai puternic și durabil, funcționează la capacitate maximăși rapoartele cuplului.

Mecanism de blocare a discului

Acest tip de dispozitiv diferențial constă dintr-un mecanism de angrenaj planetar simetric, care este fixat pe roți dințate conice. Angrenajele au două cuplaje mici de aceeași formă și două discuri. În parte, discurile se pot agăța de cupa diferențială în sine și parțial vin în contact cu ambreiajul, care funcționează sub influența angrenajului antrenat.

Esența blocării diferențiale este că, odată cu creșterea forței mecanice asupra angrenajelor, apar puteri axiale secundare. Forțele suplimentare tind să taie articulațiile dintre roți dințate. În momentul în care reușesc, viteza fiecărei roți este nivelată datorită faptului că viteza unghiulară capătă aceeași valoare.

Diferențialul blocat pe disc a apărut la sfârșitul anilor 1930, dar după o modernizare semnificativă este folosit și astăzi - de obicei pe SUV-uri și mașini sport.

Diferențial tip cam

Diferenţialul cu came este disponibil în 2 versiuni. Primul implică amplasarea ambreiajului cu came între cele două roți dințate antrenate. În mecanismul cu came de al doilea tip, nu există în principiu roți dințate - purtătorul aici este un inel separator, iar funcția sateliților este îndeplinită de „crackers” (pene speciale). Angrenajele antrenate în acest caz sunt discuri cu camă.

Principiul de proiectare al unui diferențial cu came de al doilea tip este clar din diagrama de mai jos, unde 1 este corpul, 2 este cușca, 3 este uscatul, 4 și 5 sunt pinioane semi-axiale. „Crackerele” pot fi amplasate orizontal (figura a) sau radial (figura b)

Esența blocării dispozitivului diferențial este că, de îndată ce diferența dintre unghiurile de viteză începe să fie observată, ambreiajul cu came (sau discurile cu came - în a doua versiune) blochează imediat diferențialul.

Dezvoltarea inițială a acestui tip de mecanism datează din anii 1940. În vehiculele de pasageri, acest tip de diferențial practic nu este utilizat astăzi. Principala aplicație a tipului cu came este în industria auto militară.

Cuplaj vâscos (cuplaj vâscos)

Diferențialul are structural un recipient umplut cu un lichid vâscos pe unul dintre arborii axului principal. Acesta conține 2 blocuri de discuri, dintre care primul este conectat la rotor, iar al doilea la cealaltă jumătate axa. În consecință, cu cât diferența dintre setul de viteză între roți este mai mare, cu atât diferența de viteză a blocurilor de discuri va deveni mai mare. Datorită rotației, viscozitatea lichidului crește.

Acesta este cel mai simplu și, în același timp, cel mai rentabil design diferențial al dispozitivului. Potrivit experților grupului de companii Favorit Motors, dispozitivul este instalat în principal pe SUV-uri urbane, deoarece în condiții off-road, cuplajul vâscos nu poate asigura controlabilitatea și capacitatea transfrontalieră necesare.

Două tipuri de blocare a diferențialului forțat

În vehiculele moderne, atât manuale, cât și varianta electronica blocare diferențială. Fiecare dintre ele are propriile sale avantaje. Blocarea manuală a mecanismului diferențial se realizează direct din habitaclu. La comanda șoferului, vitezele de rotație se vor bloca și roțile încep să se miște în același ritm.

Acest tip este aplicabil înainte de a depăși tot felul de obstacole rutiere sub formă de zăpadă adâncă, noroi, găuri sau alunecări. După ce treci secțiuni dificile, poți debloca. În mod tradițional, blocarea manuală a diferențialului este utilizată la vehiculele off-road și vehiculele off-road.

Dacă mașina este echipată cu sistem nou TRC, automatizarea produce blocaj electronic. În cazul în care una dintre roțile motoare începe să alunece, atunci va fi ușor încetinită de frâna mașinii. Confortul de acest tip este incontestabil, cu toate acestea, blocarea nu se va activa întotdeauna la momentul potrivit.

Indiferent de ce tip de dispozitiv diferențial este instalat pe mașina dvs., specialiștii Grupului Favorit Motors pot oferi diagnosticarea și întreținerea mașinii, ținând cont de caracteristici de proiectare mecanism de blocare. O abordare competentă este combinată cu experiența meșterilor și cu costul servicii profesionale este considerat unul dintre cele mai atractive din Moscova.

Cele mai frecvente simptome ale unui diferenţial defectuos sunt: zgomot crescut, ciocănire străinăși umflături, apariția petelor de ulei. Experții de service auto Favorit Motors notează că este important să contactați imediat centrul tehnic pentru a elimina problemele de funcționare a dispozitivului și pentru a evita distrugerea ulterioară a acestuia. Indiferent cât de complexă ar fi defecțiunea, comandanții centrului de service Favorit Motors au tot ce ai nevoie echipamente de diagnosticareși o experiență vastă, care vă permite să eliminați rapid și eficient defecțiunea. Angajații sunt supuși în mod regulat recalificării centre de instruire producători auto, care le permite să efectueze lucrări de reparații și restaurări de orice complexitate.

Scopul său principal este de a distribui, schimba și transmite cuplul și, dacă este necesar, de a asigura rotația a doi consumatori cu viteze unghiulare diferite.

Diferenţialul cu axele transversale este un diferenţial conceput pentru a antrena roţile motoare, dar dacă este instalat între osiile motoare într-un vehicul cu tracţiune integrală, aceasta este distanţa mediană.

De obicei, diferențialul vehiculului este situat în următoarele locații:

Tracțiune pe osie într-un vehicul cu tracțiune integrală - în cutia de transfer
Tracțiunea roților motoare într-un vehicul cu tracțiune integrală - în carcasa punții din spate și față
Acționarea roților motrice într-un vehicul cu tracțiune față - în cutia de viteze
Tracțiune pe un vehicul cu tracțiune spate - carcasa punții spate

Diferenţialul se bazează pe o cutie de viteze planetară. Tipul de angrenaj utilizat în cutia de viteze împarte condițional diferențialul în următoarele trei tipuri:

Vierme
Cilindric
Conic

Diferențialul melcat este cel mai versatil diferențial și poate fi instalat atât între axe, cât și între roți. Tipul cilindric este de obicei situat în mașini între axe. Tipul conic este utilizat în principal ca unul cu roată.

De asemenea, se face distincția între diferențialele vehiculelor asimetrice și simetrice. Tipul asimetric este instalat între două osii motoare și permite transmiterea cuplului în proporții diferite. Tipul simetric, de regulă, este instalat pe acționările finale și permite transmiterea unui cuplu egal la două roți.

Dispozitiv diferențial auto

Principalele elemente ale diferenţialului sunt:

Angrenaje cu jumătate de ax
Angrenaje ale sateliților
Cadru

Diagrama diferenţialului maşinii cu tracţiune faţă:
1 - roata dințată condusă a transferului principal; 2 - un fragment din angrenajul principal al transmisiei; 3 - axa sateliților; 4 - satelit; 5 - caz diferențial; 6 - arbore cu flanșă dreapta; 7 - cutie de umplutură; 8 - conic cuzinet; 9 - angrenaj semi-axial; 10 - arbore cu flanșă stânga; 11 - un fragment al carcasei cutiei de viteze.

Roțile dințate ale sateliților, în principiul lor de funcționare, seamănă cu o cutie de viteze planetară și sunt folosite pentru a conecta corpul și angrenajul pe jumătate de osie. Acestea din urmă, la rândul lor, sunt conectate prin intermediul unor caneluri cu roți motoare. V diferite modele se folosesc patru sau doi sateliți, în autoturisme de pasageri a doua opțiune este mai des utilizată.

Cupă diferențială sau carcasă - scopul său principal este de a transmite cuplul de la angrenajul principal la angrenajele laterale prin sateliți. În interiorul acestuia se află axele pentru rotația sateliților.

Roți dințate solare sau pe jumătate de axă - concepute pentru a transmite cuplul folosind semiarbori către roțile motoare. Angrenajele din stânga și din dreapta pot avea același număr sau dinți diferiți. La rândul lor, angrenajele cu un număr diferit de dinți sunt folosite pentru a forma un diferențial asimetric și cu același număr - pentru unul simetric.

Cum funcționează diferențialul auto

Diferențialul funcționează după cum urmează: rotind una dintre roțile motoare ale mașinii, a doua va începe să se rotească în direcția opusă, dar condiția de imobilitate trebuie îndeplinită arborele cardanic... În acest caz, stelliții se rotesc în axele lor, jucând rolul unui angrenaj.

Dacă porniți motorul și cuplați ambreiajul și oricare dintre trepte, acesta va începe să se rotească arborele cardanic, transmitându-și cuplul prin roți dințate cilindrice și conice către cutia de diferențial.

Astfel, în timp ce mașina se deplasează pe o cale curbă, o roată încetinește, a doua, dimpotrivă, o crește. Ca rezultat, patinarea și alunecarea roților sunt eliminate și fiecare roată se rotește la viteza necesară pentru o mișcare în siguranță.

Când mașina se mișcă în linie dreaptă, nu se întâmplă nimic special și diferențialul transmite cuplul ambelor roți în același raport. Angrenajele cu semiax se rotesc cu aceeași viteză unghiulară, deoarece sateliții în acest caz sunt staționari.

Când conduceți pe suprafețe alunecoase, diferențialul are unul dezavantaj semnificativ- poate provoca o derapare laterală a mașinii, deoarece forța de tracțiune pe roata de derapare este mică și începe să se rotească la ralanti.

Cele mai simple diferențiale auto au un alt dezavantaj. Dacă murdăria sau alte elemente străine intră între caneluri, cuplul poate fi transmis într-un raport diferit, chiar de la 0 la 100. Astfel, o roată va rămâne într-o poziție complet statică.

Modelele moderne sunt practic lipsite de acest dezavantaj. Dispozitivul lor este manual sau mai rigid automat. Mai mult, în multe mașini mașini moderne sunt instalate sisteme de stabilizare și stabilitate direcțională, permițând optimizarea distribuției cuplului în funcție de traiectoria vehiculului.

Cum funcționează diferențialul - video:

Atât, acum știți dispozitivul diferențialului.

Printre caracteristicile diferenţialului liber se numără capacitatea de a transfera cuplul către cealaltă roată în timpul alunecării unei roţi (osia motoare). Crearea blocării diferențialului a fost cauzată de necesitatea creșterii cuplului pe roata axei, care are cea mai bună aderență.

Blocarea diferențială se realizează după cum urmează:

Carcasa diferenţialului este conectată la unul dintre arborii axului;
Rotația sateliților este limitată.

Blocare diferențială depinde de grad și poate fi complet sau parțial.

Ce este blocarea completă?

O blocare completă a diferențialului se numește o conexiune rigidă a părților diferenţialului, în timpul căreia există transfer complet cuplu la roata cu cea mai bună aderență.

Ce este o blocare diferențială parțială?

Blocările diferențiale parțiale înseamnă o cantitate limitată de forță transmisă între părțile diferențialului și o creștere a cuplului pe roată cu cea mai bună aderență.

Creșterea cuplului roții libere se numește raport de blocare. Adică afișează raportul dintre cuplul descărcat și roata care rulează, adică alunecă. Coeficientul de blocare al diferențialului liber simetric va fi -1, deoarece fiecare dintre roți va fi aceeași. În timp ce pe un diferențial blocat, această valoare poate varia de la 3 la 5. Orice creștere suplimentară a acestui raport de blocare este extrem de nedorită, deoarece poate provoca deteriorarea transmisiei sau a unor părți ale acesteia.

Utilizare blocare diferențială atât între roți, cât și diferențiale centrale. Pentru a nu reduce controlabilitatea, blocarea diferențialului axului transversal din față la vehiculele cu tracțiune integrală nu se face.

Blocarea diferențială poate fi forțată sau complet automată. În cazul forțat, șoferul însuși alege când să activeze blocarea diferențialului, uneori fiind numit și manual.

În ceea ce privește blocarea automată, activarea sa se realizează cu ajutorul unui sistem special dispozitive tehnice- așa-numitele diferențiale autoblocante.

Blocare diferențială manuală

Blocarea manuală sau forțată se efectuează, de regulă, folosind un ambreiaj cu came, care asigură o cuplare rigidă a carcasei diferențiale cu unul dintre arborii axului.

Închiderea sau (deschiderea) ambreiajului cu came are loc cu ajutorul unei acționări, poate fi: electrică, mecanică, pneumatică sau hidraulică.

Principiul de funcționare al unei acțiuni mecanice este de a combina o pârghie și cabluri, sau un întreg sistem de pârghii. Acest sistem permite blocarea diferențialului mod manual pe un vehicul complet staționar.

Unitatea hidraulică de blocare a diferențialului constă din mai mulți cilindri: principal și de lucru. Rolul elementului de acționare al acționării pneumatice este realizat de camera pneumatică.

În cazul unei acționări electrice, ambreiajul este închis folosind motor electric... Acționarea se efectuează prin apăsarea (activarea) butonului responsabil pentru această funcție, cel mai adesea amplasat pe tabloul de bord.

Pe tronsoanele de drum greu de trecut se aplică o blocare obligatorie rigidă. Este folosit și în interroți diferențiale centrale vehicule cu tracțiune integrală.

Diferențial autoblocant

Diferenţial diferențial cu alunecare limitată, LSD) poate fi considerat un fel de compromis între un blocaj complet al diferențialului și un diferențial liber. Acest lucru se datorează posibilității de a implementa funcția uneia sau alteia atunci când apare o astfel de nevoie.

Există două tipuri de diferențiale cu alunecare limitată:

Diferențiale care sunt blocate pe baza diferitelor viteze unghiulare ale roților.
Diferențiale care se blochează pe baza diferitelor cupluri.

Diferenţial cu ambreiaj vâscos.
Diferențial de disc.
Blocare diferențială electronică.

Blocarea are loc în funcție de cât de diferite sunt cuplurile diferențialei de vierme.

Un diferențial de disc primitiv constă din: un diferențial simetric în care există unul sau mai multe pachete discuri de frecare... O parte a discurilor de frecare este conectată la carcasa diferențială, cealaltă la semi-axă.

Un diferențial cu alunecare limitată de disc funcționează în conformitate cu principiul forței de frecare, care apare ca urmare a diferenței de viteză cu care se rotesc arborii axului.

În timp ce conduceți în linie dreaptă, arborii axului și carcasa diferențială se rotesc cu aceeași viteză, prin urmare, rotația pachetului de frecare are loc în ansamblu. În cazul unei creșteri a vitezei de rotație a uneia dintre semi-osii, porțiunea de discuri care îi corespunde începe să se rotească mai repede. Această acțiune este însoțită de apariția unei forțe de frecare, care nu permite o creștere a vitezei de rotație. Pe o roată liberă (descărcată), cuplul crește, datorită căruia se obține o blocare parțială a diferențialului.

Gradul în care se micșorează discuri de frecare poate fi fie fixă (implementată folosind arcuri cu rigiditate constantă), cât și variabilă (datorită utilizării unei acționări hidraulice sau a unui control electronic).

La mașinile sport, diferențialul cu disc LSD este utilizat în mod predominant sau ca diferențial central în segmentul SUV.

Diagrama ambreiajului vâscos

O cuplare vâscoasă se mai numește cuplare vâscoasă. Este alcătuit dintr-un set specific de discuri perforate situate aproape unele de altele. O parte dintre ele este conectată rigid la carcasa diferenţialului, a doua - la arborele de antrenare. Discurile sunt amplasate într-o cutie sigilată, care este umplută cu un fluid siliconic foarte vâscos.

Diagrama ambreiajului vâscos

În timp ce arborele de antrenare și carcasa diferențialului se rotesc cu aceeași viteză, ansamblul discului perforat se rotește în întregime. Cand se schimba viteza de rotatie, o anumita parte a discurilor, care se supune unuia sau altuia, incepe sa se roteasca mai repede, amestecand fluidul siliconic. După ce fluidul se întărește și apare blocarea diferențială. Acest lucru mărește cuplul în celălalt arbore de acționare. Când egalitatea este restabilită, fluidul își scade proprietățile, eliminând astfel blocajul din ambreiaj.

Datorită dimensiunilor destul de mari, cuplajul vâscos este utilizat în principal pentru a bloca diferențialul central. În plus, ambreiajul vâscos poate fi instalat independent, în locul diferențialului central, în sistem de tracțiune integrală cu conectare automată.

Caracteristica de design a cuplajului vâscos îl înzestrează cu inerție, se poate încălzi în ordine, iar în timpul frânării poate intra în conflict cu ABS, motiv pentru care astăzi mașinile nu sunt practic echipate cu acesta.

Diferenţial electronic sau blocare diferențială electronică - funcție controlul tracțiunii... Acesta este implementat prin frânarea automată a roții care alunecă, însoțită de o creștere a forței de tracțiune pe aceasta. Ca urmare, roata cu aderență normală obține cel mai bun cuplu.

Diferențial autoblocant de tip vierme capabil să furnizeze blocare automatăîn funcţie de cât de mult diferă cuplurile pe caroserie şi pe arborele punţii. În cazul alunecării roții, cu o scădere ulterioară a cuplului, diferenţialul melcat este blocat, după care cuplul este redistribuit roţilor libere. În acest caz, blocarea este parțială, iar gradul său depinde de cât scade cuplul.

Diagrama diferențială Torsen

Diferențiale Torsen- cele mai cunoscute mostre de viermi. Numele este o abreviere din două engleze. Sensibilitatea cuplului înseamnă sensibilitatea la cuplu.

Structural diferenţial este o cutie de viteze planetară în care există mai multe roți dințate melcate, unele sunt acționate (semi-axiale) altele conduc (sateliți). Aranjamentul sateliților este cel mai adesea paralel cu semi-axele (Quaife, Torsen T-2), uneori există variante cu dispunere perpendiculară (Torsen T-1).

Caracteristica caracteristică a unui angrenaj melcat este capacitatea de a roti alte trepte de viteză, rămânând în același timp nemișcată. În acest caz, angrenajul melcat se înclină. Această proprietate este utilizată pentru a bloca parțial un diferențial cu angrenaj melcat. Utilizarea diferențialelor de vierme autoblocante este foarte largă; ele pot acționa atât ca diferențiale interaxle, cât și interwheel.

Diferenţialul este dispozitivul care controlează distribuţia 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:

Mașinile cu tracțiune pe o singură axă folosesc un singur diferențial, numit diferențial cu axă transversală. Necesitatea acestuia se datorează faptului că roțile exterioare și interioare parcurg distanțe diferite atunci când vehiculul se întoarce.
Mașinile cu 6 × 6 sau 8 × 8 drive-uri conțin un diferențial interpurtor suplimentar în design.
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 diferențialele de centru în general.

Scopul diferenţialului central

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 starea simplă a traficului pe suprafețe denivelate, 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 diferenţial 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 osiei să se rotească la viteze diferite, precum și un diferențial cu autoblocare sau cu un mecanism de blocare manuală, care distribuie forțat cuplul între arborii axului motor, în funcție de starea drumului... În acest caz, blocarea forțată a diferențialului central implică decuplarea completă sau parțială a diferențialului, asigurând o legătură rigidă a față și arborii punții spateîntre ei.

Cel mai adesea pentru implementare completă Un diferențial cu autoblocare este utilizat pentru capacitățile de tracțiune integrală ale mașinii, care pot 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 cu autoblocare:

ambreiaj vâscos;
blocare tip Torsen;
ambreiaj de frecare.

Diferențial central cu cuplare vâscoasă

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

cadru;
arborele carcasei;
schimbatorul de viteze;
arbore antrenat;
discuri;
unelte laterale;
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 diferenţialul central transmite cuplul motor către axele motoare din faţă şi din spate într-un raport de 50 la 50. Dacă unul dintre pachetele de discuri începe să se rotească mai repede decât celălalt, atunci presiunea din cavitatea etanşă a ambreiajului creşte şi aceasta începe să frâneze mecanic (adică să blocheze) acest pachet, egalizând astfel viteza de rotație unghiulară.

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, roților din spate se furnizează mult mai mult cuplu.
Repartizarea momentului în favoarea tracțiunea față apare în cazul unei accelerații bruște a mașinii pe o suprafață alunecoasă. Într-o astfel de situație, centrul de greutate se deplasează înainte, iar axa față devine cea de conducere.

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

Diferenţial central de tip Torsen

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

cadru;
angrenaj pe jumătate axa dreaptă;
angrenaj pe puntea stângă;
sateliți ai angrenajelor cu jumătate de axă dreaptă și stângă;
arbori de ieșire.

Este 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 o anumită raport... Dacă roțile au o tracțiune bună și rulează lin, diferențialul va funcționa în același mod ca unul simetric. Dar de îndată ce există o creștere bruscă a cuplului, satelitul încearcă să înceapă să se miște în direcția opusă. Angrenajul melcat pe jumătate de osie este supraîncărcat și arborii de ieșire sunt blocați. În acest caz, cuplul excesiv al motorului este transferat pe cealaltă punte. Grad maxim redistribuirea cuplului pentru diferențialele Torsen - 75-25.

Cea mai faimoasă versiune a acestui sistem este Torsen. Audi quattro... Acesta este unul dintre cele mai populare mecanisme din modelele moderne. vehicule cu tracţiune integrală... A lui avantaje incontestabile sunt o gamă largă de depășire a cuplului, viteza de răspuns instantanee și nici un impact negativ asupra sistem de franare... Însă dezavantajele includ complexitatea designului cu toate consecințele asociate.

Diferențial central cu ambreiaj de frecare

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

cadru;
arborele carcasei;
schimbatorul de viteze;
arbore antrenat;
discuri de frecare;
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 mai mult și o încetinesc datorită forțelor de frecare.

Cu toate acestea, datorită complexității caracteristicilor de proiectare și întreținere, diferențialele de frecare nu sunt utilizate 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 resursă mică a muncii sale.

Sistem de blocare Haldex

Dar ar trebui spus că pe baza designului diferențialului central cu ambreiaj cu frecareîn 1998, fabrica suedeză Haldex a produs propriul sistem alternativ. S-a bazat pe lucrarea unei conexiuni 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 intermediul acestora, cuplul de la motor este transmis arborelui axului. Una dintre inovații a fost refuzul complet al producătorului de a utiliza o pompă hidraulică ca unitate de acționare. A fost înlocuită cu o pompă puternică 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 printr-o unitate de control electronic, care primește toate informatie necesara de la senzori de mișcare. În plus, unul dintre principalele semnale pentru cuplarea ambreiajului este apăsarea pedalei de accelerație. Accelerația este aproape întotdeauna însoțită de o anumită alunecare, așa că blocarea este foarte utilă.

Haldex 4 este numit de mulți sistem modern pentru vehicule cu tracțiune integrală plug-in. Haldex este instalat adesea pe SUV-uri moderne cu un diferenţial central de fabricaţie asiatică. Principalele sale avantaje sunt simplitatea designului, fiabilitatea și funcționarea pe tot parcursul timpului de conducere. Dar principalul dezavantaj este imposibilitatea de a transfera mai mult de 50% din putere către puntea spate rotație.

Mulți dintre cei care urmează să cumpere un SUV, atunci când aleg anumit model, desigur, ar putea întâlni termenul de „blocare diferențial”. Dar ce este? Asa? Și care este principiul funcționării și nevoia acestui diferențial? După cum arată practica, nu toți potențialii „șoferi de jeep” potențiali știu.

În acest articol vom vorbi despre cum care este diferențialulși de ce este în mașină. În ce soiuri vine și pe ce mașini poate fi instalat?

Istoria diferențială

Apariția diferențialului în lumea automobilelor nu a întârziat să apară. Doar câțiva ani mai târziu, după ce primele mașini cu motor au început să se rostogolească de pe linia de asamblare combustie interna(GHEAŢĂ). Până la urmă, mult timp, lucrurile nu au fost atât de dulci ca acum, iar primele mostre de automobile, care au funcționat cu ajutorul unui motor, au fost foarte slab controlate.

Roțile situate pe aceeași axă s-au rotit cu aceeași viteză unghiulară în timpul virajului, iar acest lucru a dus deja la faptul că roata care rulează de-a lungul diametrului exterior a alunecat puternic. Am rezolvat această problemă destul de simplu: împrumutând un diferențial de la vagoane cu abur.

Acest mecanism a fost inventat în Franța în 1828 an inginer Oliver Pecke-Rom. Era un dispozitiv care consta din arbori și roți dințate. Prin intermediul acestuia, cuplul de la motorul cu ardere internă a fost transmis roților motoare, dar s-a întâmplat o altă problemă - roțile au început să alunece, ceea ce a pierdut aderența pe suprafața drumului. Acest lucru s-a manifestat adesea în timp ce conducea pe un drum cu zone înghețate.

Roata care era pe gheață se rotea cu mai multa viteza decât o roată, care a rămas pe o suprafață mai potrivită pentru mișcare. Acest lucru a dus la derapaj. După aceea, designerii au început să se gândească la modul de reglare a diferențialului astfel încât roțile să se rotească cu aceeași viteză pentru a preveni apariția derapajelor.

Prima persoană care a experimentat un diferențial de alunecare minim nu a fost alta decât Ferdinand Porsche. A durat cel puțin trei ani... Au fost echipate cu primele modele de mașini ale mărcii. În următoarele decenii, inginerii au dezvoltat diferite tipuri de diferențiale, despre care vă vom spune mai jos.

Principiul de funcționare și dispozitiv

Să începem cu tipul de diferențial care este cel mai ușor de luat în considerare - diferențialul deschis. Vom începe cu cel mai simplu tip de diferenţial numit diferenţial deschis. Asa de, Proiectarea diferențială include următoarele părți:

- Schimbatorul de viteze. Sarcina sa este de a transmite cuplul. Arborele îl conduce de la transmisie până la începutul diferențialului.

- Angrenajul de antrenare al arborelui de antrenare. Un angrenaj sub formă de con elicoidal, necesar pentru cuplarea mecanismelor diferențiale.

- Unelte de coroană. Elementul sclav. De asemenea, are forma unui con și se rotește cu un angrenaj de acționare. Transmisia combinată și angrenajul condus se numește transmisie finală. Acesta servește în etapa finală pentru a reduce viteza de rotație, care ajunge în cele din urmă la roți. Dimensiunea transmisiei este mult inferioară coroanei Prin urmare, pentru a efectua o revoluție a sclavului, primul trebuie să facă mai mult de o revoluție în jurul axei sale.

- Angrenaje cu semiax. Ele sunt ultima frontieră a transmisiei de rotație a arborelui de antrenare la roți.

- Sateliți Este un mecanism planetar care joacă un rol cheie în asigurarea diferitelor viteze unghiulare ale roților la viraj.

Când conduceți în linie dreaptă în mașină, întreaga diferențială se rotește cu aceeași viteză: arbore de intrare se rotește cu aceeași viteză ca arborii axului, respectiv roțile se rotesc cu aceeași viteză. Dar de îndată ce întoarceți volanul, situația se schimbă instantaneu radical. Principalii jucători sunt acum sateliții ies, care sunt deblocați sub influența diferenței dintre sarcinile roților când, de exemplu, o roată începe să alunece și, prin urmare, se mișcă mai repede.

Toată puterea motorului trece direct prin ele. Și ca urmare a faptului că sateliții sunt două trepte de viteză, care sunt independente, atunci se transmit viteze de rotație diferite către cei doi arbori de osie. Dar puterea nu este împărțită în mod egal, dar transmis la roata care se deplasează înăuntru marginea exterioară rotind mașina... În consecință, începe să se rotească mult mai repede din cauza creșterii cantitative a vitezei. Și diferența de distribuție a puterii între roți este cu atât mai mare, cu cât raza de viraj a mașinii este mai mică, adică cu atât mai mult întoarceți volanul.

Ce este blocarea diferențială și cum funcționează

Blocare diferențială- acesta este unul dintre cele mai eficiente căiîmbunătățiri performanță off-road mașină. Orice mașină care este destinată direct sau indirect off-roading-ului este echipată de designeri din fabrică cu un mecanism care blochează diferenţialul central. De asemenea, mașinile sunt echipate cu mecanisme care blochează puntea față și cea spate.

Blocare acest mecanism, ca orice soluție tehnologică, are avantajele și dezavantajele sale. Pentru a înțelege când este necesar să utilizați un blocaj diferențial și care cazuri interzic pur și simplu utilizarea acestuia, trebuie să înțelegeți principiile pe care se bazează acțiunea sa.

Încercați să faceți un salt lung de la fața locului în timpul iernii înzăpezite. Da. Dar nu funcționează, ci totul pentru că unul dintre picioarele tale era pe o suprafață alunecoasă și înghețată, iar celălalt pe asfalt uscat. Din această cauză nu a funcționat să-l facă pe campion să sară. Un picior a alunecat de sub tine, iar creierul nu s-a orientat în timp și nu a dat porunca de a pune toată forța pentru a împinge în celălalt picior. Rezultatul acestui experiment este destul de amuzant și comic: picioarele s-au despărțit și aproape că v-ați prăbușit până la punctul al cincilea.

Deci, ce se poate face în acest caz pentru ca ambele picioare să aibă posibilitatea de a împinge perfect de pe sol? Și totul este foarte, foarte simplu. Trebuie doar să transformați două picioare de jogging într-una, legându-le ferm împreună cu o centură puternică sau ham. Acum vor funcționa ca o singură unitate și vor utiliza forța maximă de împingere de pe o suprafață de aderență stabilă și bună. Un proces similar are loc într-o mașină în momentul interacțiunii roților sale cu șoseaua.

Să ne imaginăm o situație în care mașină cu tracțiune spate s-a oprit la întâmplare, astfel încât roata lui stângă să fie pe o suprafață alunecoasă, iar roata din dreapta să fie pe asfalt. După cum știți, diferențial standard de centru cu frecare redusă care este activat puntea spate mașina oferă întotdeauna roților o forță circumferențială egală. Roata stângă pe gheață nu se poate mișca de pe o suprafață alunecoasă cu o forță mare din cauza lipsei de tracțiune.

Și din această cauză, diferențialul nu este capabil să-i ofere un efort uriaș, deoarece acest lucru este pur și simplu imposibil din punct de vedere fizic. Și în acest caz o forță similară se va aplica roții, care se află pe o suprafață asfaltată. Va uniformiza forțele distribuite între roți, concentrându-se pe roata stângă.

Ca urmare, mașina se va deplasa cu o alunecare, dar încet. Roțile sale nu vor putea folosi suficientă forță pentru împingere, ceea ce ar fi necesar pentru a prinde roata dreaptă, care în aceste condiții nu va fi nici mai mult, nici mai puțin, ci de șapte ori mai mare decât cea a stângii. Datorită acestei proprietăți de a distribui forța tractivă în mod egal, roata dreaptă va folosi doar o șapte din tracțiunea sa pe asfalt. În termeni mai simpli, împingerea ar fi putut fi de șapte ori mai puternică, dar diferențialul nu i-a adus suficientă forță pentru a face această manevră.

Prin urmare, este necesar să se realizeze o astfel de legătură între roți, pentru a asigura rotirea articulației sau alunecarea, de parcă ar fi o singură roată. Pentru a rezolva această problemă, se folosește un mecanism special care blochează rotația angrenajelor diferențiale și conectează cele două roți între ele printr-o legătură rigidă condiționată cu rotație constantă și aceeași viteză. Un astfel de mecanism se numește „mecanism de blocare diferențială (dezactivare)”, sau la oamenii de rând - blocare.

Un diferențial care este blocat nu este capabil să egalizeze forța dintre roți, făcându-le astfel conectate printr-o singură axă. Ca urmare, fiecare roată primește forța maximă posibilă, care este necesară pentru cea mai bună tracțiune a roții. Prin urmare, acolo unde aderența roților cu suprafața drumului este mai bună, se va aplica mai multă forță acolo.

Care sunt diferențialele

Baza diferențialului este o cutie de viteze planetară. Tipul de angrenaj utilizat poate împărți în mod condiționat diferențialul în Trei drăguț:

- Vierme;

Cilindric;

Conic.

Diferențialul melcat este cel mai versatil și este instalat atât între axe, cât și între roți. Tipul cilindric este adesea situat în SUV-uri între axe. Tipul conic este utilizat în principal ca diferențial între roți.

Alocați la fel simetricși asimetric diferențiale. Un design diferențial asimetric este instalat la vehiculele cu tracțiune integrală între axe, distribuind cuplul în diferite proporții. Tipul simetric transmite un cuplu egal la axa dintre cele două roți. Diferențialele sunt, de asemenea, împărțite în funcție de tipul de blocare:blocare manuală și blocare electronică.

Blocare diferențială manuală

După cum sugerează și numele, blocarea diferențialului de osie este activată la inițiativa șoferului prin apăsarea unui buton sau prin comutarea unui anumit comutator. În acest caz, angrenajele satelitului sunt blocate, drept urmare roțile motoare încep să se rotească cu aceeași viteză. De multe ori blocare manuală diferenţialul este echipat cu SUV-uri. Este recomandat să îl porniți pentru a depăși grele off-road, iar deconectarea se face la plecarea pe un drum asfaltat obișnuit.

Electronic sau Blocare automată diferenţial

Blocarea automată a diferențialului se realizează prin intermediul comenzilor unitate electronică control, care analizează starea în care se află suprafața drumului folosind ABS și ESP. ECU blochează automat uneltele satelitului. În funcție de gradul de blocare, acest dispozitiv poate fi subdivizat condiționat într-un diferențial cu blocare completă și parțială.

Blocarea completă a diferențialului

Includerea unei astfel de încuietori implică faptul că angrenajele satelitului se opresc complet, iar mecanismul este luat pentru a îndeplini funcțiile unui ambreiaj convențional, transmitând astfel un cuplu egal la doi arbori de osie. Ca urmare, ambele roți se rotesc cu aceeași viteză unghiulară. Dacă se întâmplă ca cel puțin o roată să piardă aderența cu suprafața, atunci cuplul de la ea este transferat complet la cealaltă roată, care rămâne pentru a forța off-road. Un astfel de dispozitiv diferențial a fost implementat cu succes în Toyota Land Cruiser, Mercedes-Benz Clasa G si altii.

Blocare diferențială parțială

Activarea acestei blocări nu oprește complet uneltele satelitului, ci le permite să alunece. Acest efect este disponibil datorită diferențialelor autoblocante. În funcție de tipul de funcționare al acestui mecanism, acesta este împărțit în două tipuri: Sensibil la viteză(se utilizează atunci când se observă o diferență a vitezei unghiulare de rotație a semiaxelor) și Sensibil la cuplu(se utilizează în cazul unei scăderi a cuplului unui arbore axial) Acest tip de funcționare a dispozitivului diferențial poate fi găsit pe SUV-uri Mitsubishi Pajero, Audi Q-series și BMW X-series.

Grup diferential Sensibil la viteză diferă în structura structurii. Unul dintre aceste mecanisme este unul în care o cuplare vâscoasă îndeplinește o funcție diferențială. Cuplajul vâscos diferă de diferenţial de frecare fiabilitatea este mai mică. Din această cauză are loc să fie instalat pe mașini care nu sunt concepute pentru a depăși sălbăticia impracticabilă și vaduri adânci, sau pe mașini cu caracter sportiv.

Un alt mecanism din grupul sensibil la viteză se numește diferențial gerotor. Rolul elementelor de blocare este jucat aici pompă de uleiși plăci de frecare montate între carcasa diferențială și angrenajele laterale ale arborilor osiei. Deși, în principiu de acțiune, este similar cu o cuplare vâscoasă.

Diferențiale care aparțin grupului Sensibil la cuplu sunt, de asemenea, diferite prin designul lor. De exemplu, există un mecanism care utilizează un diferenţial de frecare. Particularitatea sa constă în diferența dintre vitezele unghiulare ale roților în viraj și atunci când conduceți în linie dreaptă. Când mașina se deplasează în linie dreaptă, viteza unghiulară de rotație a ambelor roți este aceeași, iar în timpul virării, cuplul roților este diferit.

Următorul tip de diferențiale este cu angrenaje hipoide și elicoidale. Ele sunt împărțite în mod convențional în trei grupuri.

Primul – cu logodna hipoida

Aici, fiecare arbore de osie are propriile sale roți dințate prin satelit. Acestea sunt atașate una de cealaltă prin intermediul angrenajelor cu vârf, perpendiculare una pe cealaltă. În cazul unei diferențe între vitezele unghiulare ale roților motoare, angrenajele arborilor de osie se înclină. Ca rezultat, angrenajele se freacă de carcasa diferenţialului. Diferențialul este parțial blocat și cuplul este redistribuit pe osie, cu o viteză unghiulară mai mică. După egalizarea vitezelor pe jumătate de ax, blocarea este dezactivată.

Al doilea – elicoidale

Este similar cu primul, dar dispunerea angrenajelor satelit este paralelă cu semiaxele. Aceste unități sunt atașate una de cealaltă prin angrenaje elicoidale. Sateliții acestui mecanism sunt montați în nișe speciale pe carcasa diferențială.Când există o diferență în viteza unghiulară a rotației roții, angrenajele se înclină și se împerechează cu angrenajele care sunt situate în nișele carcasei diferențiale. Se produce blocarea parțială. Direcția cuplului este determinată pe axa vitezei inferioare.

Al treilea – cu angrenaje elicoidale de semi-osii și angrenaje elicoidale ale sateliților

Se utilizează diferențiale de centru. Principiul este același - deplasarea cuplului la ax cu o rotație mai mică. Gama de deplasare de acest tip este destul de mare - de la 65/35 la 35/65. Când viteza unghiulară de rotație a roților a ambelor axe este stabilizată și egalizată, diferențialul este deblocat. Aceste grupuri diferențiale sunt utilizate pe scară largă în industria automobilelor modele convenționale si sport.