Diferenţial de osie. Principiul de funcționare diferențial

Ingineria mecanică modernă presupune un număr mare de variații diferenţial auto... Acest lucru se datorează faptului că industria este în continuă evoluție: mașinile nu sunt doar cu tracțiune spate și față, ci și pline. În plus, clasificarea componentelor vehiculului este împărțită în funcție de structura mecanismului în sine. „Umplutura” vehiculelor devine din ce în ce mai complicată, dar chiar și proprietarii de mașini începători ar trebui să știe cum funcționează diferențialul.

Programare

Într-o transmisie auto, una dintre cele mai multe detalii importante este diferenţialul. Sarcina sa este de a distribui și modifica corect cuplul a doi consumatori, care au viteze unghiulare diferite.

Sarcina diferenţialului este să dea semnalele corecte roţilor din cutia de viteze şi direct de la motor. The nodul auto are o structură planetară, care îi permite să-și facă treaba, chiar dacă numărul de rotații ale roții într-o perioadă de timp are o diferență. Acest lucru este posibil atunci când mașina intră într-un viraj sau începe să alunece.

Diferenţialul permite roţilor motoare ale maşinii să se rotească la viteze unghiulare diferite

Cu toate avantajele optiuni simple există diferențe dezavantaje importante, iar cel mai important dintre ele este următorul: viteza la roți este distribuită nu numai într-un raport de 50/50, ci poate deveni 100/0, de exemplu, atunci când, de exemplu, o mașină se blochează pe gheață sau în noroi.

Cel mai locuri frecvente pentru instalarea diferenţialului sunt luate în considerare:

• Cutie de viteze, în cazul vehiculelor cu tracțiune față;
• Cutie de transfer sau față și puntea spate dacă mașina are tracțiune integrală;
• Axa spate la vehiculele cu tracțiune spate.

În plus, diferența este împărțită în mod convențional în mai multe soiuri:

• angrenaj melcat, care este considerat un tip universal;
• Conic - este adesea plasat între roți;
• Cilindrică - folosită adesea pentru vehicule cu tracţiune integralăși se instalează între axe.

Există și o împărțire a diferențialelor bazată pe principiul simetriei. Alocați noduri simetrice și asimetrice. Fiecare dintre tipuri este utilizat în anumite situații. Un design asimetric este utilizat la vehiculele cu tracțiune integrală. Diferenţialul este instalat între axe şi oferă proporţii diferite de cuplu fiecăruia dintre ele. Pentru diferențiale simetrice, montarea pe osiile principale este potrivită. Acest lucru permite distribuirea unui cuplu egal între cele două roți.

Funcționare diferențială activată mașină cu tracțiune spate

La locație, ansamblul inter-ax și inter-roată sunt împărțite. Un diferențial între roți este instalat între două roți, care sunt situate pe aceeași axă. Unitatea diferenţială centrală este montată exact la mijloc între două axe paralele.

Dispozitiv diferențial și principiu de funcționare

Pentru a determina modul în care funcționează diferențialul într-o mașină cu tracțiune spate, este necesar să înțelegeți că axa motoare spate se rotește cu ajutorul transmisie cardanica... După aceea, cu ajutorul cutiei de viteze, se rotește semiaxul cu roata pe ea. Diferențialul reușește să combine sarcinile de mai sus, astfel încât roțile să se poată învârti la viteze diferite. La vehiculele cu tracțiune față, locația și funcționarea unității diferențiale sunt diferite. V acest caz cuplul de la cutia de viteze se aplică imediat ansamblului. După aceea, efectul se exercită direct asupra arborilor de antrenare. În ceea ce privește tracțiunea integrală, pentru ca autovehiculul să poată trece pe diferite tronsoane de drum, sunt necesare nu unul, ci cât trei noduri: între axe și între roți. În caz contrar, principiul de funcționare nu diferă de cel de mai sus.

Elementele care sunt considerate de bază în diferenţial sunt:

• Angrenaje pe jumătate de axă;
• Unelte ale sateliților;
• Cadru.

Sateliții sunt similari ca structură cu o cutie de viteze planetară. Funcția principală a sateliților este de a alinia corpul și echipamentul lateral. Canelurile conectează caroseria și angrenajul cu acele roți care sunt folosite ca roți motrice în mașină.

Dacă angrenajele utilizate în diferențial au un număr diferit de dinți și o direcție diferită a cuplului, atunci astfel de mecanisme sunt clasificate ca asimetrice. In cazul in care angrenajele au acelasi numar de dinti, diferentialul este simetric.

Corpul este „cochilia” ansamblului, partea sa principală, care adăpostește restul mecanismului.

Ce este blocarea diferențialului într-o mașină

Blocarea unității diferențiale este o funcție extrem de importantă care vă permite să opriți temporar funcționarea uneia dintre trepte. Acest lucru este necesar în cazul în care una dintre roți continuă să se învârtească dintr-un motiv oarecare, iar cealaltă rămâne nemișcată. Această situație poate apărea atunci când mașina se deplasează pe un drum cu gheață neuniform.

Este interesant! Merită să utilizați blocarea în cazul deplasării către un non de mare viteză pe drumuri dificile. Atunci probabilitatea de a rămâne blocat este foarte mare. În alte situații, nu ar trebui să blocați diferențialul, deoarece mașina tinde să circule în linie dreaptă și devine aproape incontrolabilă.

Varietăți ale mecanismului pentru metoda de blocare

Oprirea temporară a unuia dintre mecanismele de lucru scutește nu numai de alunecare, ci și de probleme serioase cu derive incontrolabile. Este posibil să blocați atât roata, cât și jumătatea osiei. În funcție de configurația vehiculului, se instalează un diferențial cu un tip de blocare manuală, cu autoblocare sau electronică.

Cu comanda manuala

Blocarea manuală a diferențialului este considerată una dintre cele mai primitive. Deconectare în mod manual efectuate cu ajutorul butoanelor sau pârghiilor, care se află în habitaclu. Acest tip este cel mai des folosit la mașinile care au tracțiune integrală, cu alte cuvinte, la vehiculele de teren.

Sistemul planetar ia forma unui ambreiaj și blochează mișcarea sateliților. Experții recomandă insistent utilizarea blocare manuală numai după ce pedala de ambreiaj a fost apăsată.

Este important! După blocarea diferenţialului, viteza trebuie redusă la minim, mai ales dacă în acest moment maşina traversează teren dificil... Odată ce unul dintre noduri este blocat, va fi mult mai dificil să virați, ceea ce înseamnă că vehiculul va fi mai ușor de condus în linie dreaptă.

Funcția de blocare manuală este utilizată pe vehiculele de teren care au structura cadrului... Este recomandabil să folosiți blocarea manuală, având deja o experiență bună de condus, deoarece este mult mai dificil să conduceți o astfel de mașină.

Toyota Land Cruiser 100 este un SUV cu un buton central de blocare a diferenţialului.

Vehicule cu blocare manuală a diferențialului:

• Toyota Land Cruiser;
• Toyota Hilux;
• Chevrolet Niva.

Autoblocare

Acest tip de noduri este bine adaptat conditii dificile condus, deoarece cresc semnificativ capacitatea mașinii de traversare în țară. Principiul de bază al autoblocării este că anumite condiții de conducere favorizează blocarea automată a diferențialului. Dacă diferența dintre arborii axelor devine prea semnificativă, se declanșează mecanismul pompei, ceea ce crește presiunea uleiului. După aceea, plăcile încep să se apropie una de alta, iar viteza roții scade. Această metodă vă permite să distribuiți corect sarcina pe roți la alunecare sau derapare.

Există multe diferențiale cu alunecare limitată celebre pentru automobile. De exemplu, nodurile firmelor Thorsen și Quife. De asemenea, un exemplu de astfel de dispozitiv este modelul „sensibil la viteză”. Mecanismul detectează instantaneu diferite viteze de rotație ale osiilor vehiculului. Modelul mașinii în care se află acest tip special de diferențial este Toyota Rav4 cu un cuplaj vâscos. Dacă una dintre axe începe să se miște cu mult mai multa viteza, apoi ambreiajul se cuplează și începe să frâneze mișcarea, prevenind o urgență! De îndată ce viteza scade, forța de frecare scade și redă independența părților ansamblului.

Lucrarea diferenţialului Thorsen se bazează pe caracteristicile angrenajului melcat

Pe echipamente speciale, este instalată o altă versiune a mecanismelor diferențiale cu autoblocare - perechi de came. Un exemplu este GAZ-66. Un astfel de design crește semnificativ debitul mașinii, dar poate crea foarte bine situatii periculoase când diferenţialul se închide de la sine. Schema acțiunii sale este foarte simplă și directă: în loc de un „planetar”, mecanismul folosește perechi de angrenaje... Se rotesc dacă există o ușoară discrepanță în viteza roții, dar dacă diferența crește, atunci dispozitivele intră în pană.

Controlat electronic

Blocarea nodului în acest caz are loc după transferul de informații de către senzori către control. Sistemul de control poate bloca nu numai unitatea diferențială, ci și controla automat tracțiunea și tracțiunea roților. Senzorii monitorizează viteza tuturor osiilor, ceea ce simplifică foarte mult sarcina de a conduce pe diferite suprafețe suprafața drumului.

Acțiune activă

Astăzi, diferențiale active sunt una dintre cele mai eficiente în comparație cu omologii lor. Un mecanism similar a fost inventat relativ recent, dar a câștigat deja popularitate. Principiul său de funcționare este de a accelera acțiunea roților și a arborilor de osie. În ciuda faptului că o astfel de soluție este complet opusă celorlalte, această metodă s-a dovedit a fi cea mai de succes.

Diferenţialul activ pe puntea spate la comandă de la unitatea centrală de procesare măreşte tracţiunea pe roata exterioară a vehiculului

Astfel de evoluții nu numai că optimizează munca, ci și reduc riscul de avarie a vehiculului. In plus procent Situații de urgență pe drum din cauza functionarii incorecte a diferentialului. Îmbunătățirea continuă face să conduceți orice vehicul terestru mai ușor, mai sigur și mai convenabil. Principalul lucru este să verificați în timp util starea angrenajelor și a tuturor celorlalte părți care au un impact direct asupra funcționării unității diferențiale. Nu numai fiabilitatea depinde adesea de asta. masina personala dar și viața șoferului și a pasagerilor.

Un diferențial este un mecanism de transmisie care distribuie cuplul furnizat acestuia între arborii de antrenare și permite roților să se rotească la viteze unghiulare diferite. Acest lucru este vizibil mai ales când mașina se întoarce. Diferenţialul asigură o siguranţă şi condus confortabil pe un drum uscat asfaltat. Cu toate acestea, dacă mașina își părăsește limitele și continuă să se deplaseze pe teren accidentat, precum și în caz de gheață (și alte conditiile meteo) acest mecanism poate face imposibilă mișcarea mașinii. Ce este un diferențial, cum funcționează, care este răul pentru SUV-uri și cum să-i faci față - vor fi discutate mai jos.

Diferenţial ca parte a transmisiei

Un diferențial într-o mașină este un mecanism care distribuie cuplul arborelui elicei transmisiei între roțile motoare ale axei față sau spate (în funcție de tipul de acționare), permițând fiecăruia dintre ele să se rotească fără alunecare. Acesta este scopul principal al diferenţialului.

Axa motoare în secțiune transversală cu diferențial

În mișcare rectilinie, când roțile sunt încărcate egal și au aceeași viteză de rotație unghiulară, mecanismul funcționează ca o legătură de transmisie. Dacă condițiile de conducere se modifică (întors, alunecare), sarcina devine neuniformă. Devine necesar ca arborii de osie să se rotească la viteze diferite și, ca urmare, devine necesară distribuirea cuplului obținut între ei într-un anumit raport. Apoi nodul efectuează al doilea functie importanta: Asigurarea manevrării în siguranță a vehiculului.

Dispunerea diferenţialului depinde de tipul vehiculului:

1. Tractiune pe roata fata- carcasa cutiei de viteze.
2. Tracțiune spate - carcasa axei motoare.
3. Tracțiune pe patru roți - corpuri de punte față și spate (pentru transmiterea cuplului la roțile motoare) sau o cutie de transfer (pentru transmiterea cuplului la osiile motoare).

Diferenţialul de pe maşini nu a apărut imediat. Proiectanții primelor „trăsuri autopropulsate” au fost foarte nedumeriți de manevrabilitatea slabă a invențiilor lor. Rotirea roților cu aceeași viteză unghiulară în timpul virajului a dus la faptul că una dintre ele a început să alunece sau, dimpotrivă, a pierdut complet contactul cu drumul. Inginerii și-au amintit că pe prototipuri timpurii primele vehicule livrate motoare cu aburi, a fost un dispozitiv pentru a evita pierderea controlului.

Mecanismul de distribuție a cuplului a fost inventat de francezul Onesiphor Pekker. Arborii și angrenajele au fost prezente în dispozitivul Pekker. Prin intermediul acestora, cuplul de la motor era furnizat roților motoare. Dar nici după aplicarea invenției lui Pöcker, problema alunecării roților în curbe nu a fost complet rezolvată. Neajunsurile sistemului au fost dezvăluite. De exemplu, una dintre roți și-a pierdut tracțiunea la un moment dat. Acest lucru a fost cel mai pronunțat în zonele înghețate.

Alunecarea în astfel de condiții ducea adesea la accidente, așa că designerii s-au gândit mult timp la cum să prevină derapajul mașinii. Soluția a fost găsită de Ferdinand Porsche. El a devenit inventatorul mecanismului cu came care limita alunecarea roților pe axa motoare. Dispozitivul diferențial german și-a găsit aplicație în Mașini Volkswagen.

Cum funcționează diferența?

Unitatea funcționează ca o cutie de viteze planetară. Dispozitivul principal diferenţial: angrenajele arborilor de osie (5) şi ale sateliţilor (4) sunt amplasate în cupă (3). Cupa (corpul) este conectată rigid la angrenajul condus (2), care primește cuplu de la treapta de antrenare treapta principală(1). Caroseria transmite rotația prin intermediul sateliților arborilor de osie care rotesc roțile motoare. Sunt furnizate viteze unghiulare diferite datorită funcționării sateliților. Valoarea cuplului rămâne neschimbată.

Aplicarea diferenţialelor în funcţie de tipurile acestora

Dispozitivele sunt folosite pentru a transmite cuplul roților motoare și axelor motoare ale unei mașini.

Camioane și mașini de toate tipurile de unități sunt diferenţial pe axă transversală transmiterea rotaţiei către roţi. Diferenţialul central, care distribuie cuplul între axe, este utilizat exclusiv în vehicule cu tracțiune integrală.

După tipul aplicat transmisie cu trepte distinge următoarele tipuri mecanisme:

1. conic;
2. cilindric;
3. vierme.

După numărul de dinți ai angrenajelor cu semiax:

1. simetric;
2. asimetric.

Datorită capacității sale de a distribui proporțional cuplul, între osiile vehiculelor cu tracțiune integrală este instalat un diferențial asimetric cu o transmisie cilindrică.

Vehiculele cu tracțiune pe spate și cu tracțiune față sunt echipate cu un diferențial simetric teșit.

Angrenajul melcat, fiind cel mai versatil, este utilizat în toate tipurile de dispozitive cu toate unitățile.

Diagrama de funcționare diferențială

Luați în considerare principiul prin care funcționează un diferențial cu axă transversală simetrică, distribuind cuplul între roți în trei conditii diferite:

1. mișcare rectilinie;
2. întoarce;
3. alunecând.

Cu mișcare dreaptă

Mișcarea rectilinie este caracterizată printr-o distribuție uniformă a sarcinii între roțile vehiculului. Au aceeași viteză unghiulară. Sateliții aflați în carcasă nu se rotesc în jurul axelor lor. Ele transmit cuplul de la angrenajul antrenat al transmisiei principale la arborii de osie printr-un sistem fix angrenaj.

La întoarcere

Când vehiculul se întoarce, forțele de tracțiune și încărcare sunt distribuite după cum urmează:

• Roata interioară, care are o rază mai mică față de centrul de rotație, experimentează o rezistență mai mare decât cea exterioară. Sarcina crescută o face să încetinească.
• Roata exterioară, care se deplasează pe o rază mai mare (traiectorie mai mare), dimpotrivă, trebuie să mărească viteza unghiulară pentru ca mașina să poată vira lin, fără alunecare.

Astfel, roțile trebuie să aibă viteze unghiulare diferite. Încetinirea rotației axului roții interioare pune sateliții în mișcare. Ele, la rândul lor, prin intermediul unui angrenaj conic, măresc viteza de rotație a arborelui exterior al axei roții. Cuplul primit de la transmisia finală rămâne neschimbat.

Când alunecă

Roțile unei mașini se mișcă chiar și în linie dreaptă drum alunecos sau off-road, pot experimenta diverse sarcini: una dintre ele alunecă, pierzând tracțiunea; celălalt, devenind mai încărcat, încetinește. Modelul de rotație se repetă. Abia acum face rău: roata derapaj poate obține 100% din cuplul primit de diferențial, iar cea încărcată se va opri cu totul să se rotească. Vehiculul se va opri în mișcare.

Aceste dezavantaje ale nodului sunt rezolvate căi diferite:

• blocare manuală sau automată;
• introducerea unui sistem de stabilitate a cursului de schimb.

Sistem de blocare a diferențialului și control al stabilității

Pentru ca cuplul arborilor de osie să redevină același, este necesar să se blocheze acțiunea sateliților sau să se asigure transferul acestuia de la cupă la arborele de osie încărcat.

Acest lucru este valabil mai ales pentru mașini teren accidentat cu tracțiune integrală 4X4. Nu numai pentru că sunt proiectate pentru teren accidentat. Merită o mașină echipată cu trei diferențiale (două interroți, o interaxă), cel puțin în unul dintre cele patru puncte să piardă aderența - valoarea cuplului roților rămase se va grăbi la zero, iar mașina va refuza să conducă.

Blocarea ajută la evitarea necazurilor, care pot fi fie parțiale, fie complete (în funcție de gradul de redistribuire a eforturilor între arborii de punți), precum și manuale sau automate (în funcție de gradul de control de către șofer).

Cea mai dificilă și perfectă modalitate de a elimina dezavantajele unității este blocarea electronică, implementată pe baza sistemului de stabilitate a cursului de schimb, ai cărui senzori controlează toți parametrii necesari în timp ce mașina este în mișcare. Pe baza datelor primite, performanța mașinii este corectată automat.

Siguranța pe primul loc

Diferenţialul este conceput pentru a oferi manevre sigure şi confortabile pe pistă. Dezavantajele descrise mai sus se referă la conducerea în interior condiții extreme precum și cross-country. Prin urmare, dacă pe vehicul este instalat un actuator manual, acesta trebuie utilizat exclusiv în mod corespunzător conditiile drumului... Iar mașinile rutiere, care sunt greu de „convingut” să meargă mai încet de 100 km/h, sunt în general imposibil și chiar periculoase de exploatat fără diferențial. Atât de simplu, dar fără sfârșit mecanism importantîn transmisie.

Când mașina este în mișcare, cuplul este transmis de la și apoi, prin treapta principală și diferențial, către roțile motoare. vă permite să măriți sau să micșorați cuplul transmis și în același timp să reduceți și să creșteți în consecință viteza de rotație a roților. Raportîn treapta principală este selectat astfel încât cuplul maxim și viteza de rotație a roților motoare să fie la cele mai optime valori pentru masina specifica... În plus, acționarea finală este foarte des subiectul tuning-ului mașinii.

Dispozitiv de transmisie finală

Practic, transmisia finală nu este altceva decât un reducător de viteze, la care este conectat angrenajul de antrenare arbore secundar Punctul de control și cel condus - cu roțile mașinii. Tip conexiune dinţată angrenajele principale diferă în următoarele tipuri:

• cilindric - în majoritatea cazurilor se folosește la mașini cu aranjament transversalși cutii de viteze și tracțiune față;
• conic - este folosit foarte rar, așa cum a fost dimensiuni mariși nivel inalt zgomot;
• hipoid - cel mai popular tip de transmisie finală, care este utilizat pe majoritatea mașinilor cu clasic tractiune spate... Angrenajul hipoid este mic și nivel scăzut zgomot;
• vierme - practic nu este utilizat pe mașini din cauza laboriozității producției și a costului ridicat.

De asemenea, este de remarcat faptul că vehiculele cu tracțiune față și cu tracțiune spate au locație diferită treapta principală. V vehicule cu tracțiune față cu o dispunere transversală a punctului de control şi unitate de putere, transmisia finală cilindrice este amplasată direct în carcasa cutiei de viteze.

La mașinile cu tracțiune spate clasică, tracțiunea finală instalat în carcasa axei motoare si este conectat la cutia de viteze prin intermediul. În funcțional transmisie hipoidă Vehiculul cu tracțiune spate include și o inversare a rotației de 90 de grade prin roți dințate conice. În ciuda Tipuri variate iar locația, 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 din spate. Cu toate acestea, un diferențial poate fi instalat și între osiile motoare ale unui vehicul cu tracțiune integrală. Diferența este și este împărțită în următoarele tipuri:

• conic - în cele mai multe cazuri este instalat împreună cu angrenajul principal între roțile unei axe motoare;
• cilindric - cel mai adesea folosit pentru a decupla osiile de conducere ale vehiculelor cu tracțiune integrală;
• melcat - este universal si se instaleaza atat intre roti cat si intre axele motoare.

Scopul principal al diferențialului este de a distribui cuplul între roțile mașinii și de a schimba frecvența de rotație a acestora unul față de celălalt. De exemplu întoarcerea mașinii fără diferențial ar fi pur și simplu imposibil, deoarece la întoarcere, roata exterioară trebuie neapărat să se rotească la o frecvență mai mare decât cea interioară.

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

Diferenţialul este format dintr-o carcasă, angrenaje cu pinion şi angrenaje laterale. Corpul este de obicei aliniat cu angrenajul condus al transmisiei finale. Roțile sateliților joacă un rol cutie de viteze planetarăși conectați angrenajele laterale la carcasa diferenţialului. Roțile de viteză cu semi-osie (soare) sunt conectate la roțile motoare prin intermediul semi-arborilor pe îmbinări canelare.

Cu toate avantajele celui mai simplu diferential exista si 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 singure 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 perfectă și practic lipsită de acest dezavantaj. Multe diferențiale au blocaje automate sau manuale dure. În plus, mașini moderne vehicule cu tracţiune integrală sunt echipate cu un sistem de control al stabilității, care se bazează pe distribuția optimă a cuplului între osii și roțile individuale, în funcție de traiectoria de mișcare.

Diferenţial - mecanism de distribuţie a cuplului arborele de intrareîntre cele două axe motoare de ieșire sau, la vehiculele de teren, pentru a distribui cuplul între axele motoare față și spate.
Aceasta este o parte a transmisiei, care la mașinile cu configurație clasică și cu tracțiune față este de obicei realizată sub forma unei singure unități cu treapta principală, iar pe SUV-uri este încorporată în cutia de transfer. Diferenţialul liber împarte întotdeauna cuplul furnizat în mod egal - indiferent dacă roţile motoare (sau axele motoare) se rotesc cu viteze egale sau diferite.

Atribuire diferențială

Când vehiculul se deplasează de-a lungul secțiunilor curbe ale drumului - de exemplu, la viraje - roțile punții motoare se rotesc în cercuri de diferite lungimi. Roata exterioară (în raport cu centrul de rotație al mașinii) parcurge o distanță mai mare decât cea interioară. Cu cât virajul este mai abrupt, cu atât diferența este mai mare. O problemă similară apare atunci când conduceți în linie dreaptă, dacă sunt utilizate roți motrice de dimensiuni diferite etc. Dacă, în aceste situații, roțile sunt legate printr-o axă rigidă, se dovedește că o roată se rotește mai repede decât trebuie să parcurgă o anumită traiectorie, iar cealaltă mai încet. Aceasta înseamnă că ambele roți vor aluneca, experiență sarcini crescute, se încălzesc și se uzează mai puternic. Va crește și consumul de combustibil. În cele din urmă, încalcă stabilitate direcțională vehicul și duce la derapaje sau în derivă - în special pe drumuri alunecoase.
Pentru a compensa diferența de traseu parcurs de roțile motrice, se folosește un mecanism special - un diferențial. Cel mai simplu diferențial liber egalizează cuplurile (sau forțele de tracțiune) ale ambelor roți motrice, iar dacă vitezele de rotație (sau mișcarea liniară) lor sunt diferite, atunci puterea lor este proporțională cu această diferență. O roată care se învârte mai repede cheltuiește câteva putere mare decât unul care se rotește mai încet.
Astfel, diferenţialul este proiectat pentru a asigura rotirea roţilor motoare la viteze unghiulare diferite, în timp ce transmite constant cuplul la ambele roţi ale osiei motoare. Aceeași logică este prezentă în funcționarea diferenţialului central.

Dispozitiv și principiu de funcționare

Diferența de design clasic este simplă. De exemplu, la o mașină cu tracțiune spate, rotația de la arborele de ieșire al cutiei de viteze este transmisă prin arborele cardanic la angrenajul conic principal al angrenajului principal, care este în legătură constantă cu angrenajul condus al angrenajului principal. Roata dințată condusă este în același timp carcasa diferențialului, în care axa sateliților - roți dințate conice mici - este fixată perpendicular pe axa angrenajului condus. Acestea din urmă se rotesc împreună cu carcasa diferenţialului în raport cu axa pinionului antrenat al acţionării principale. Sateliții sunt în legătură constantă cu angrenajele conice ale arborilor axului roții de antrenare din stânga și din dreapta.
Când vehiculul se mișcă în linie dreaptă, sateliții nu se rotesc în jurul propriei axe. Dar fiecare, ca o pârghie cu brațe egale, împarte cuplul angrenajului condus al transmisiei principale în mod egal între angrenajele arborilor de osie.
Când mașina se mișcă de-a lungul unei traiectorii curbe, roata interioară față de centrul cercului descris de mașină se rotește mai încet, cea exterioară mai repede - în timp ce sateliții se rotesc în jurul axei lor, mergând în jurul angrenajelor arborilor osiilor. . Dar principiul împărțirii momentului în mod egal între roți este păstrat. Puterea furnizată roților este redistribuită, deoarece este egală cu produsul dintre cuplul și viteza unghiulară a roții. Dacă raza de viraj este atât de mică încât roata interioară se oprește, atunci cea exterioară se rotește cu o viteză de două ori mai mare decât atunci când mașina se mișcă pe o cale dreaptă. Deci, diferenţialul nu modifică cuplul, ci redistribuie puterea între roţi. Acesta din urmă este întotdeauna mai mare pe roata care se rotește mai repede.

Utilizarea diferenţialelor

La vehiculele cu o singură punte motoare, este instalat un diferențial, combinat cu transmisia finală. La vehiculele cu două sau mai multe axe motoare, diferențialele sunt instalate pe fiecare axă motrice (de exemplu, într-un camion sau autobuz cu trei axe cu două axe motoare din spate, diferențialele sunt instalate în axele mijlocii și spate). La vehiculele cu tracțiune integrală plug-in, diferențialele sunt instalate pe fiecare axă motoare (pentru un cu două axe Jeep cu tractiune 4 roti cu o axă motoare față conectată, două diferențiale - câte unul în fiecare axă motoare), dar funcționarea acestor mașini cu o axă față conectată permanent nu este recomandată din cauza uzurii crescute a angrenajelor principale și a roților din cauza distribuției neuniforme a puterii între osii. . La rândul lor, la vehiculele de teren cu axe motoare conectate permanent, sunt utilizate trei diferențiale - câte unul pe fiecare axă motoare și unul centru-centru, instalat în caz de transfer... Diferenţialul central distribuie puterea între osiile motoare în funcţie de lungimea traseului parcurs de roţi. De exemplu, roțile din față pot depăși o înălțime, roțile din spate se mișcă în continuare în linie dreaptă - roțile din față descriu o cale mai lungă decât cea din spate, respectiv, diferenţial central transferă mai mult din puterea motorului către puntea din față decât către spate. Pe multi-axa vehicule la mai multe osii motoare se folosește un diferențial intercarr.
Diferenţialul nu se aplică vehiculelor cu o singură roată motrice - în special, motocicletelor şi tricicletelor cu două roţi din faţă. rotile directie... Dacă tricicleta este construită după schema cu un singur față roată direcabilăși două din spate înainte, apoi se folosește o axă motoare auto cu diferenţial. De obicei, astfel de triciclete sunt construite în funcție de comenzi individuale, bazate pe populare modele grele(exemplu - triciclete personalizate bazate pe „Harley-Davidson”).
Pe masini de curse bazat modele de serie(de exemplu, la raliuri sau la curse pe circuit) diferențialul este blocat înainte de curse, deoarece astfel de mașini trec viraj cu viteză mare și cu derapaj. În acest caz, tendința de derapare a mașinii din cauza lipsei unui diferențial este considerată un avantaj.

Lipsa diferenţialului

Principalul dezavantaj al diferenţialului clasic de design este problema alunecării roţilor, care a pierdut contactul cu suprafaţa drumului. Când una dintre roțile motoare se rotește în stare suspendată, viteza sa este de două ori mai mare decât ar fi la aceleași rotații ale angrenajului diferenţial condus în mişcare normală în linie dreaptă. Dar a doua roată nu se rotește deloc. Motivul este simplu. Momentul de rezistență la rotația roții suspendate este neglijabil, respectiv cuplul furnizat acesteia este mic. Aceasta înseamnă că cuplul pe roata opusă este la fel de mic - stă în picioare. Dacă una dintre roți alunecă - cu cifra de afaceri crescută, dar cu rezistență semnificativă (de exemplu, în noroi, nisip etc.), atunci același cuplu este furnizat celeilalte roți, care nu derapează. Drept urmare, mașina se poate deplasa cu viteza mica... În acest caz, mai mult decât de mare putere- se cheltuieste pe incalzirea anvelopelor, drumurilor etc. Efectul de alunecare reduce capacitatea de cross-country a unui vehicul cu diferenţial liber. Pentru a rezolva această problemă, mașinile sunt echipate cu mecanisme de blocare a diferențialului - manual sau automat - de diferite modele.

Mecanisme de blocare a diferențialului

• Blocare manuala a diferentialului

• Blocare diferenţial controlată electronic

• Blocare automată cu ambreiaj cu frecare

Ce este un diferential?- Aceasta este o parte a transmisiei, a cărei sarcină este de a distribui cuplul în mod strict egal între roțile motoare ale unei axe (cu condiția să mișcare dreaptă mașină, precum și cu același diametru al roții, aderență și presiune în anvelope), iar diferența centrală - în distribuția cuplului între axele motoare - în mod egal sau în proporție optimă (diferențial asimetric).

Diferenţial liber (tip simplu)

Structura internă a diferențialelor este diferită și cel mai răspândit a primit un diferențial deschis sau, cu alte cuvinte, un diferențial liber. E curat dispozitiv mecanic Se distinge prin simplitate (de obicei sunt doar patru roți dințate conice), compact și corespunde pe deplin numelui său: adică împarte cuplul într-un raport fix (de obicei 50:50) și nu interferează în niciun fel cu rotația a arborilor de ieșire la viteze diferite. Dar aici este pericolul: dacă una dintre roți lovește o suprafață alunecoasă și derapează, atunci a doua roată va rămâne și ea fără tracțiune, iar mașina în sine nu se va putea mișca. Suna familiar?

Diferenţialele de blocare sunt scutite de acest dezavantaj. Spre deosebire de cei liberi, ei deja cu ceva efort încearcă să încetinească viteza arborelui conducător, crescând cuplul pe cel întârziat. Și, deși acest lucru sună oarecum complicat, de fapt, principiul de funcționare al unor astfel de dispozitive este simplu: forța de frecare care apare între ele împiedică arborii să se rotească unul față de celălalt și, cu cât este mai mare, cu atât cuplul este deplasat mai mult spre întârziere. arborele.

Diferenţial cu blocare rigidă

Caz extrem- un diferențial cu blocare rigidă, care, la comanda șoferului, poate lega strâns arborii de ieșire între ei, eliminând complet alunecarea roților individuale pe șosea. În starea „liberă”, când blocarea este oprită, nu este diferită de un diferențial deschis, adică oferă aceeași independență de rotație a arborilor.

Astfel de modele sunt destul de răspândite: capacitatea de a transfera 100% din cuplul motorului pe un singur arbore este foarte solicitată în mediul SUV, unde diferențiale blocate rigid se găsesc atât ca diferențe între roți, cât și ca diferențe interax.

În același timp, aceste diferențe nu sunt menite să depășească cu mult limitele desemnate, deoarece pe asfalt blocarea trebuie dezactivată de fiecare dată, altfel transmisia va experimenta sarcini excesive în viraje. Aceasta înseamnă că mașina rămâne neînarmată împotriva alunecării roților pe neașteptate zone alunecoase drumuri.

Citeste si

Diferenţial cu blocare disc

Desigur, acest lucru nu este potrivit pentru mașinile puternice care pot întoarce roțile chiar și pe asfalt - există diferite diferențe cu alunecare limitată pentru ele.

De exemplu, mecanismele cu blocare cu disc, adesea folosite în sporturile cu motor și pe versiunile forțate mașini rutiere... Ele sunt aranjate aproape în același mod ca diferențele libere, dar arborii din ele sunt conectați unul cu celălalt prin intermediul ambreiajelor cu arc. Adică, în cazul alunecării, dispozitivul de blocare a discului poate adăuga la arborele înclinat doar atâtea newtonometre câte pot rezista ambreiajele înainte de a începe alunecarea. De regulă, acesta este foarte mic - doar câteva zeci de Nm, ceea ce va compensa doar o scădere ușoară a cuplului, de exemplu, atunci când o roată lovește asfaltul praf sau umed.

Și ce împiedică creșterea forței de frecare a ambreiajelor? Problema este că, fiind strânse în mod constant, aceste ambreiaje împiedică rotația liberă a roților într-un colț, ceea ce duce la uzura accelerată a anvelopelor, a diferențialului în sine, și are un efect ambiguu asupra manevrabilității.

Diferenţial cu cuplaj vâscos

Diferențialele de cuplare vâscoase sunt lipsite de aceste neajunsuri. În acest caz, redistribuirea cuplului nu are loc ca urmare a frecării ambreiajelor, ci datorită proprietăților unui fluid special pe o bază de silicon, care „știe cum” să se solidifice atunci când este încălzit. Acesta găzduiește două seturi de plăci, fiecare dintre acestea fiind conectat la propriul arbore de ieșire diferențial. Și în timp ce mașina se mișcă fără alunecare și, în consecință, diferența de viteză de rotație a arborilor este mică, ambreiajul nu se manifestă în niciun fel, dar de îndată ce un arbore începe să-l depășească semnificativ pe celălalt, plăcile ridică lichidul, presiunea și temperatura acestuia cresc, vâscozitatea crește - iar cuplajul vâscos frânează arborele. În același timp, rezistența poate fi atât de mare încât blocarea devine aproape rigidă - 100% din cuplul poate fi transmis fiecărui arbore!

De ce, atunci, cuplajul vâscos nu se găsește des pe SUV-uri? Există două motive pentru aceasta: primul este tendința de supraîncălzire în timpul alunecării prelungite, al doilea este întârzierea răspunsului, deoarece este nevoie de timp pentru a încălzi fluidul. Acesta din urmă îngrijorează, de asemenea, producătorii de puternice autoturisme de pasageri: Incetineala nu avantajeaza manevrarea. Dar există cei care încă reușesc să obțină caracteristici excelente de condus: asta este Subaru Imprezași Nissan 370Z, Nissan cefiroși Lexus IS cu tracțiune integrală.

Mai sofisticate sunt diferențele cu blocare cu șuruburi, cum ar fi Torsen și Quaife. Spre deosebire de toate precedentele, create pe principiul „diferențial deschis cu roți dințate conice + blocare”, aceste modele sunt dispuse într-un mod complet diferit. Caracteristică în viclenie angrenaje melcate: când cuplul scade pe unul dintre arbori, angrenajele încep să se încline și momentul este imediat transferat pe cealaltă osie. Adică diferenţialul nici măcar nu aşteaptă începutul alunecării roţilor - reacţionează la deteriorarea tracţiunii! Mai mult, ce șofer mai puternic apasă pe gaz, cu atât legătura dintre arbori este mai „dură”: în limită, o axă poate reprezenta până la 80% din cuplu. Se pare că diferența este „prinsă” atunci când este necesar - în momentul accelerației și nu interferează cu rotația independentă a arborilor atunci când gazul este eliberat.

Un astfel de comportament logic și performanță fulgerătoare au fost utile în zone complet diferite: aceste diferențe pot fi găsite pe viteze mari. Vehicule Audi cu plin Quattro drive, iar pe cel recunoscut Toyota SUV Land Cruiser.

Dezavantajul unor astfel de dispozitive este unul - neputința față de agățarea în diagonală, deoarece fixarea angrenajelor este posibilă numai dacă există cel puțin o anumită forță de rezistență pe roata de alunecare. În aceleași condiții, diferențialul cu blocare a discului va încerca cumva să ajute, iar cuplarea vâscoasă, „apucând” după mai multe rotații ale roții, se va transfera complet cea mai mare parte a momentului pe arborele opus.

Ambreiaj cu disc

Se dovedește că toate diferențele sunt un fel de compromis între capacitatea de off-road și manevrabilitate? Da, dar asta a durat doar până când electronicele au ajuns în sfârșit în această parte a mașinii. Acest lucru s-a întâmplat la mijlocul anilor 1980, când Mercedes și Porsche și-au echipat aproape simultan modelele cu diferențiale cu ambreiaj cu mai multe plăci controlate electronic. Din punct de vedere structural, semănau cu mecanismele de blocare a discurilor, dar ambreiajele din ele nu mai erau apăsate de un arc, ci de o acționare hidraulică, care, la comandă de la unitatea de comandă, putea slăbi sau, dimpotrivă, crește presarcina.

Ca urmare, caracteristicile diferenţialului au început să fie determinate cu puncte codul programului, iar designerilor li s-a oferit o cantitate enormă de personalizare. De exemplu, pentru o mai bună manevrabilitate, puteți slăbi legătura dintre arbori la intrarea în viraj, iar apoi, la ieșire, dimpotrivă, prindeți ambreiajul pentru maxim. overclocking eficient... Puteți bloca complet diferențialul, iar apoi mașina nu se teme de nicio agățare în diagonală.

S-ar părea că o astfel de diferență nu are puncte slabe... Dar, ca toți ceilalți, redistribuie cuplul, egalând viteza de rotație a arborilor. Ce se întâmplă dacă diferenţialul, pe de altă parte, a făcut ca un arbore să se rotească mai repede decât celălalt? La urma urmei, atunci ar putea adăuga un moment la roata exterioară la viraj și, prin urmare, ar putea ajuta la „umplerea” mașinii pe arc ...

Diferențiale active

Așa a apărut ideea unui diferențial activ - cel mai perfect acest moment... Pionierul în acest domeniu este Mitsubishi, care și-a echipat Evoluția Lancer... Luând ca bază diferența deschisă obișnuită, japonezii au conectat suplimentar arborii de ieșire prin două trepte de viteză - sus și jos, a căror includere este controlată de electronică folosind ambreiajele umede... Astfel, prin cuplarea unei anumite trepte de viteză, computerul poate face ca un arbore să se rotească mai repede sau mai lent decât celălalt! Efortul, sau mai degrabă cantitatea cuplului transferat, este reglat prin modificarea gradului

alunecarea ambreiajului.

Diferenţialul activ este setat la puntea spate mașină, dotând-o cu o stabilitate fără precedent pe rând: acolo unde orice alt ca răspuns la adăugarea de gaz ar fi „atârnat” cu mult timp în urmă într-un derapaj, o mașină cu un astfel de diferențial este doar mai activ înșurubat în curbă. Nici off-road-ul nu este înfricoșător - dacă o roată se blochează, atunci a doua va tinde să se rotească și mai repede.