Дифференциал что это такое в машине: что это, значение, принцип работы

Что такое дифференциал и как он работает

Конструкция современного автомобиля достаточно сложная, даже если речь идёт о самых бюджетных моделях, оснащённых ограниченным количеством различного оборудования и систем.

Но одним из неотъемлемых элементов большинства транспортных средств выступает дифференциал (ДФЦ). Он необходим в машине для обеспечения разных оборотов при вращении колёс. При этом не все понимают, зачем это нужно на автомобиле, кто отвечает за такие функции и как работает дифференциал.

Если говорить коротко, то дифференциалом называют элемент или механизм трансмиссии автомобиля, который предназначен для перераспределения крутящего момента, подводимого к нему. Именно это и придаёт колёсам разную угловую скорость по мере необходимости. Но этот компонент требует более детального изучения.

Зачем он нужен

Для начала нужно разобраться, что же такое дифференциалы в автомобилях. Не все знают, но в машинах колёса вращаются с несколько разной скоростью. Это наиболее становится заметным при входе в повороты. При таком манёвре каждое колесо преодолевает различное расстояние. Причём внутренние шины проходят меньшую дистанцию, чем внешние.

Это вызывает необходимость колёсам, которые преодолевают меньшую дистанцию, проехать одинаковое расстояние с внешними колёсами, но при меньшей скорости. То есть, когда автомобиль поворачивает влево, именно левые шины крутятся медленнее, а правые быстрее. И наоборот.

Не стоит забывать и о разнице в преодолеваемой дистанции между передними и задними колёсами.

Если это машина с моноприводом (передний или задний), здесь особой роли не играет разница скорости вращения между передними и задними покрышками. Они не связаны друг с другом и осуществляют своё вращение независимо.

Но при этом ведущие колёса всегда между собой связаны. Их вращение задаёт двигатель и трансмиссия. Причём им нужно приводить в движение оба колеса, но чтобы их скорость вращения была разной. И тут возникает закономерный вопрос касательно того, как это возможно, если двигатель только один. Именно здесь становится ясно, зачем машине нужен этот дифференциал. Чтобы оба ведущих колеса могли вращаться с разной скоростью.

При отсутствии ДФЦ даже поворот под небольшим углом становился бы целой проблемой, поскольку оба колеса вращались бы с одинаковой скоростью. Во время манёвра одно из них скользило или буксовало. Постоянные повороты в таком режиме быстро выводят из строя автомобильную ось.

Как вы понимаете, дифференциал действительно выполняет очень важную задачу, поскольку обеспечивает возможность комфортно и безопасно передвигаться по дорогам, легко входить в повороты и совершать развороты на ограниченном пространстве.

Нюансы применения

ДФЦ необходимы для обеспечения передачи крутящего момента на ведущие колёса и ведущие мосты. Если говорить применительно к грузовому и легковому транспорту, то здесь подавляющее большинство автомобилей, вне зависимости от типа привода, используют межколёсный тип дифференциалов. Он требуется для передачи необходимого вращения колёсам.

Также существует понятие межосевого ДФЦ, который отвечает за распределение момента между мостами. Такая конструкция используется только на машинах с полным приводом.

В зависимости от используемой зубчатой передачи, различают червячные, конические и цилиндрические механизмы. А если отталкиваться от количества зубцов на шестернях полуоси, то деление идёт на несимметричные и симметричные.

В случае с мостами машин на полном приводе, оптимальным выбором считается несимметричный тип с цилиндрической передачей. Это объясняется способностью такой системы распределять момент пропорционально.

Для транспортных средств, имеющих задний и полный привод, принято использовать конические симметричные ДФЦ. Но специалисты отмечают, что наиболее универсальным вариантом является именно червячный вариант. Он подходит для всех устройств и для всех видов привода.

Схема работы

Для чёткого понимания сути следует понять, как работает на автомобилях дифференциал.

Поскольку самым актуальным вариантом для легковых автомобилей выступает именно конический межколёсный ДФЦ, принцип работы системы стоит рассмотреть на его примере. Это позволит понять, как устроен и как функционирует автомобильный дифференциал в различных эксплуатационных условиях:

• при прямолинейном движении;
• в повороте;
• при пробуксовке.

Каждую ситуацию стоит рассмотреть отдельно.

1. Прямолинейное движение. Когда авто движется прямолинейно, нагрузки между колёсами распределяются равномерно. Они движутся с одинаковыми показателями угловой скорости. Расположенные в корпусе ДФЦ сателлиты не осуществляют вращения вокруг своей оси. Крутящий момент передаётся на полуоси с помощью неподвижного зубчатого зацепления от ведомой шестерни главной передачи.
2. Поворот. Здесь речь идёт уже о несколько ином принципе работы автомобильного дифференциала. В этой ситуации происходит распределение нагрузок и сил сопротивления определённым образом. У внутренних колёс с меньшим радиусом поворота воздействующее сопротивление обладает большей силой в сравнении с наружными колёсами. Поскольку нагрузка возрастает, это заставляет снижать их скорость вращения. При этом наружное колесо перемещается по большему радиусу, а потому угловая скорость увеличивается. Это необходимо для плавного поворота без явных пробуксовок. То есть ДФЦ задаёт колёсам разную угловую скорость. Когда полуось внутреннего колеса вращается с меньшей скоростью, это заставляет двигаться сателлиты. Они с помощью конической передачи повышают скорость вращения уже наружной покрышки. При этом крутящий момент, который идёт со стороны главной передачи, не меняется.
3. Пробуксовка. Даже если автомобиль движется прямолинейно, но в условиях бездорожья или скользкой дороги, появляются различные нагрузки, включая пробуксовки. Когда буксует одно колесо, оно теряет сцепление с поверхностью дорожного полотна. Параллельно второе колесо нагружается сильнее и его скорость вращения снижается. Это напоминает поворот по схеме движения. Только в этой ситуации машине наносится вред, поскольку пробуксовывающее колесо потенциально может взять на себя весь крутящий момент от дифференциала, а нагруженное прекратит своё вращение. Это заставит машину остановиться. Чтобы решить такую проблему, используются системы курсовой устойчивости, а также автоматическая и ручная блокировка межосевых дифференциалов, что актуально для внедорожных авто.

Вопрос блокировки вообще заслуживает отдельного внимания, поскольку без неё могут проявляться всевозможные недостатки классической конструкции ДФЦ.

Зачем нужна блокировка

Столкнувшись с ситуациями, когда в работу включаются сателлиты дифференциала, после нормализации состояния машины необходимо вернуть всё в исходное состояние, то есть колёсам снова нужен одинаковый крутящий момент. А для этого нужно заблокировать сателлиты, либо же передать момент на нагруженную колёсную ось.

Особенно это важно для автомобилей, которые характеризуются повышенной проходимостью и предназначены для бездорожья. То есть речь идёт о полноприводных транспортных средствах. И дело не только в самом бездорожье.

Подобные авто отличаются тем, что у них в конструкции предусмотрено сразу 3 ДФЦ. Два их них межколёсные, а ещё один межосевого типа. Если машина теряет сцепление с поверхностью хотя бы одним колесом, крутящий момент на всех остальных колёсах начнёт стремиться к нулю. И тогда ситуация обернётся тем, что авто ехать не сможет. Это к вопросу том, что такое блокировка для дифференциала на автомобиле и что даёт наличие данной системы.

Чтобы предотвратить подобные неприятные ситуации, существует так называемая блокировка дифференциала. Она бывает частичной и полной, а также делится на автоматическую и ручную.

Превосходно себя показали самоблокирующиеся ДФЦ. Их особенность заключается в распределении крутящего момента на основе анализа разности значений на полуосях, либо же на основании из параметров угловой скорости каждого из колёс.

Самой сложной с позиции реализации считается электронная блокировка. Она работает в тандеме с системой курсовой устойчивости, и они тесно взаимосвязаны друг с другом. Специальный датчик отвечает за контроль параметров, когда автомобиль движется. Получая информацию от контролеров, система меняет работу машины в автоматическом режиме. Водителю ничего для этого делать не приходится.

Классификация ДФЦ по способу блокировки

Несмотря на все свои объективные преимущества, свободный дифференциал характеризуется одним существенным недостатком. Когда одно из колёс начинает буксовать, сателлит при этом прокручивается и передаёт полный импульс вращения на буксующую покрышку. Это заставляет колесо вращается с большой скоростью. Но проблема в том, что соседняя шина, которая твёрдо стоит на земле, не вращается. Подобный процесс крайне опасен во время передвижения на высоких скоростях.

Не сложно представить, как на дороге образуется участок, который неравномерно покрылся слоем льда. Если проехать по такому участку на авто со свободным дифференциалом, не имеющем блокировки, это грозит опаснейшим неуправляемым заносом.

Чтобы предотвратить подобные опасные ситуации, дифференциалы начали в обязательном порядке дополнять системами блокировок.

При этом существует несколько вариантов блокировки дифференциалов, каждый из которых имеет свой принцип работы блокирующих механизмов. Рассматривают следующие методы:

• с ручной блокировкой;
• самоблокирующиеся;
• с электронным управлением.

Всё это позволяет решить проблему предотвращения пробуксовки. Суть всех систем заключается в том, чтобы временно остановить один из элементов механизма. Реализовать это можно путём блокирования одного колеса, полуоси, ДФЦ или всего двигателя.

В зависимости от способа реализации, принято рассматривать 3 блокировки.

Ручная

Автомобили с принудительной ручной блокировкой дифференциала встречаются достаточно часто, несмотря на наличие более современных и усовершенствованных систем.

Ручная блокировка считается самой простой, поскольку для её отключения требуется непосредственное участие самого водителя.

Для реализации этой функции в транспортном средстве устанавливают специальные кнопки или рычаги, расположенные непосредственно в салоне на определённом расстоянии от водителя, чтобы тот имел возможность легко дотянуться до органа управления.

Используя этот рычаг или кнопку, автомобили блокирует вращение сателлита вдоль собственной оси. В итоге планетарная передача становится стандартной обычной муфтой.

Такие процедуры переключения следует выполнять только тогда, когда автомобиль полностью остановился, а педаль сцепления была выжата до упора.

Опытные водители настоятельно советуют применять блокировку только тогда, когда автомобиль движется на небольшой скорости, преодолевая сложные участки бездорожья. Если ДФЦ отключить, управление практически пропадает, и машина будет стремиться двигаться прямолинейно.

Учитывая все эти нюансы, можно с уверенностью сказать, что управление ручной блокировкой требует обязательного наличия определённых навыков и мастерства от водителя. Ручная блокировка реализована на достаточно популярных внедорожниках, которые оснащаются жёстким типом рамы.

Самоблокировка

Самоблокирующиеся ДФЦ стали следующим шагом в усовершенствовании этого механизма. Система прекрасно подходит для полноприводных авто, но вот относительно того, нужна ли такая блокировка дифференциала в случае переднего привода, возникает много вопросов.

Если говорить применительно к полноприводным авто, то самоблокировка здесь проявляется себя очень достойно. Она была разработана с целью увеличения проходимости с параллельным упрощением самого управления транспортным средством. Всё же ручная блокировка, при всех своих достоинствах, в эксплуатации не особо удобная.

Можно выделить 2 главные системы самоблокирующихся ДФЦ.

1. Speed Sensitive. Подобные дифференциалы включаются в работу, когда полуоси начинают осуществлять своё вращение при разных показателях угловой скорости. Часть конструкции монтируется на чашке ДФЦ, а вторая располагается на полуоси. При нормальном движении рабочие элементы муфты осуществляют независимое движение, что не меняет вращаться полуосям. Если же угловая скорость одного колеса превосходит скорость другого, вискомуфта активизируется, что позволяет автоматически притормаживать. Когда скорость снижается, падает и сила трения, из-за чего узлы снова оказываются независимыми. Эти системы актуальны для тех, кто не собирается покорять сложное бездорожье, но хочет быть уверенным в безопасности при движении по грунтовке или просто в городских условиях.
2. Torque. Считается более современной и высокоэффективной системой. Эти ДФЦ включаются в работу, когда падает скорость вращения одной из имеющихся полуосей. Узел способен контролировать параметры скорости вращения, а также снижать их полностью в автоматическом режиме. Конструкция представлена в виде обычного свободного дифференциала, дополненного фрикционными подпружиненными гасителями скорости. Они располагаются между чашкой ДФЦ и полуосями. Действие основывается на гиподиной передаче, способной разблокироваться самопроизвольно.

Достаточно распространённый вариант системы, который дополнительно делится на 3 подвида. Их обозначают как Т1, Т2 и Т3.

Электронное управление

Важно понимать, что механическая блокировка не является единственной разработкой для современных автомобилей. Не только она позволяет улучить проходимость транспортных средств, а также повысить качество контроля за поведением машины на дороге в разных условиях.

Наглядным примером достойной альтернативы выступает система, где трансмиссия управляется специальной электроникой. Речь идёт о так называемом трекшн-контроле. Это схема, в которой реализован контроль тяги и сцепления автомобильных колёс. Основой трекшна выступает достаточно простой принцип. Система следит и корректирует частоту вращения колёс, используя для этого специальные датчики-контроллеры.

Когда колесо начинает пробуксовку, параллельно включается тормоз и крутящий момент переходить на иную полуось. Изначально может показаться, что в такой ситуации поведение машины будет аналогично ситуации, когда блокируется дифференциал. В действительности системы с электронным управлением оказались заметно эффективнее механических блокировок. Плюс они проще в конструктивном плане и обладают улучшенной надёжностью.

Интересной особенностью трекшн-контроля является то, что он не создаёт дополнительные помехи в работе дифференциала. Напротив, система очень удачно дополняет его.

Этим обусловлен тот факт, что современные внедорожники начали активно оснащать ДФЦ с электронным управлением. Эта система называется Traction Control.

Подводя итоги, можно сказать, что дифференциалы созданы для повышения уровня безопасности и комфорта при движении и маневрировании по трассам. Все недостатки, которые связывают с дифференциалами, относятся к их использованию в режиме экстремальных условий и бездорожья. И эту проблему также удалось решить с помощью различных систем блокировок.

Дифференциалы называют простыми, но в то же время невероятно важными компонентами трансмиссии. И это более чем справедливая характеристика для этих узлов.

Зачем машине нужна блокировка дифференциала и как она работает? | Об автомобилях | Авто

27.12.2017 09:46

Яна Сушинова

Примерное время чтения: 2 минуты

9403

Категория: 
Обслуживание Авто

Зачем автомобилю нужна блокировка дифференциала и как она работает, АиФ. ru рассказал директор Центра технической экспертизы Научно-исследовательского автомобильного института Андрей Васильев.

Какая функция у дифференциала?

Межколесный дифференциал выполняет функцию равного распределения крутящего момента между колесами автомобиля. Он необходим, к примеру, при движении автомобиля по криволинейной траектории (при повороте транспортного средства): очевидно, что правое и левое колесо на одной оси автомобиля будут иметь разный радиус поворота и соответственно пройденный путь. Поэтому для компенсации разности угловых скоростей используется дифференциал — происходит деление подводимого к нему крутящего момента между колесами в определенной пропорции.

Зачем нужна блокировка?

Однако из-за этого снижается проходимость автомобиля в определенных ситуациях, так как крутящий момент на полуосях дифференциала будет равен меньшему из этой пропорции. Например, при трогании с места на гололеде может возникнуть ситуация, когда одно колесо буксует, а момент, подводящийся ко второму колесу, (равный первому), не позволяет его провернуть. С целью исключения подобных ситуаций применяется блокировка дифференциала, чтобы каждое колесо смогло реализовать свои возможности по сцеплению с опорной поверхностью.

Как она работает?

Конструктивных исполнений «блокировок» достаточно много, однако принцип один — соединить два любых центральных звена. Наибольшее распространение получили самоблокирующиеся дифференциалы, блокировка которых происходит за счет соединения звеньев фрикционными дисками, а перемещение дисков вызывается возрастающими осевыми силами при вращении осей.

Смотрите также:

• Чем отличается поведение заднеприводной машины зимой от переднеприводной? →
• Пережить «день жестянщика». Как ездить в гололед на летней резине? →
• Повышение проходимости внедорожника: механическое вмешательство →

Следующий материал

Также вам может быть интересно

• Обувка не по сезону. Как ездить в гололед на летней резине?

• Можно ли использовать летнюю запаску зимой?

• За что отвечает рисунок протектора шин и как его выбирать?

• Чудеса оффроуда. Как проехать по грязи на легковой машине и не увязнуть?

• Как справиться с заносом на дороге

Новости СМИ2

Дифференциал

: как это работает? | Блог

Что такое дифференциал? Зачем он нужен транспортному средству? И как это работает? Узнайте все, что вам нужно знать, прямо здесь.

Автомобиль состоит из сотен компонентов; один из них, о котором вы, возможно, слышали, — это дифференциал, или «диф», как его часто ласково называют.

Что такое дифференциал и для чего он нужен?

Проще говоря, дифференциал — это компонент, который позволяет колесам вашего автомобиля вращаться с разной скоростью, чтобы он мог проходить повороты.

Говоря более технически, дифференциал представляет собой зубчатую передачу, которая используется в автомобилях, грузовиках и других современных транспортных средствах и позволяет приводной оси (обычно задней оси) вращаться независимо.

Кто изобрел дифференциал?

Дифференциал был изобретен в 1827 году французом по имени Онесифор Пеккер. Впервые использованный в автомобилях с паровым двигателем, дифференциал стал стандартным компонентом автомобилей с двигателями внутреннего сгорания, когда они были изобретены.

Для чего был изобретен дифференциал?

Когда мощность передается на пару колес, сила делится между ними поровну, но для поворота автомобиля внутренние и внешние колеса должны вращаться с разной скоростью, поскольку они проходят разное расстояние вокруг угла. Внутренние колеса проходят меньшее расстояние, чем внешние.

Если бы транспортное средство всегда двигалось только по прямой, в дифференциале не было бы необходимости. Но поскольку транспортное средство должно иметь возможность поворачивать, требуется дифференциал.

Транспортные средства могут иметь передние и/или задние дифференциалы в зависимости от привода колес вашего автомобиля. Например, у заднеприводного автомобиля будет только задний дифференциал, а у полноприводного — оба.

Как работает дифференциал?

  Дифференциал выполняет три основные функции:

1. Для передачи мощности от двигателя автомобиля к колесам.
2. Для замедления скорости вращения трансмиссии перед тем, как она перейдет на колеса.
3. Для передачи мощности на колеса, позволяя им вращаться с разной скоростью.

Дифференциал представляет собой комбинацию шестерен, предназначенных для совместной работы, чтобы свести к минимуму потерю тяги с одной стороны автомобиля при повороте. Но чтобы понять, как шестерни работают вместе, чтобы создать разную скорость вращения колеса, лучше всего увидеть наглядный пример.

Один из лучших примеров того, как работает дифференциал, был произведен еще в 1937 году. Смотрите сейчас:

Разница становится меньше?

В некоторых моделях автомобилей размеры дифференциала постепенно изменялись. Например, начиная с эпохи E30, за исключением дифференциала с регулируемой блокировкой M, размер дифференциала в BMW стал меньше.

Шестерня и ее роликовый подшипник стали меньше, а объем масла в дифференциале также стал меньше в каждом поколении автомобилей 3-й серии.

Компания BMW также отказалась от использования конических роликоподшипников в пользу устаревших шарикоподшипников. И теперь они используют пластиковые сепараторы подшипников.

Хороший ход? Время покажет.

Магазин автозапчастей Run Auto предлагает запасные части для всех типов европейских автомобилей. Нажмите здесь, чтобы увидеть весь ассортимент нашей продукции.

Что такое задний дифференциал?

Опубликовано 5 января 2022 г. Николь Уэйклин Ноу-хау

Что такое задний дифференциал и что делает этот ключевой компонент? В то время как у каждого автомобиля есть дифференциал, есть ли у вас задний или нет, зависит от системы привода. Читайте дальше, чтобы узнать все о дифференциалах и о том, как узнать, какой из них установлен на вашем автомобиле.

Что делает дифференциал?

Вы когда-нибудь видели, как марширующий оркестр занимает угол на параде? Вы могли заметить, что люди снаружи поворота делают более длинные шаги, чем люди внутри, чтобы удержать всех в очереди. Дифференциал делает то же самое для автомобиля. Это компенсирует то, что внутренним колесам не нужно ехать так далеко, чтобы пройти поворот, как внешним. Тип установленного дифференциала зависит от нескольких факторов.

Автомобили с передним и задним приводом

Если ваш автомобиль имеет передний привод, то он использует передний дифференциал, который находится рядом с коробкой передач в блоке, называемом коробкой передач. Автомобиль с задним приводом имеет задний дифференциал, который находится между задними колесами и соединяется с коробкой передач через приводной вал. И передний, и задний дифференциалы выполняют одну и ту же работу — обеспечивают плавное движение колес при повороте руля — только из разных мест.

Полноприводные или полноприводные автомобили

С ними все немного иначе. Полноприводный автомобиль имеет третий тип дифференциала, называемый межосевым дифференциалом. Это помогает распределять мощность между передней и задней осями, так как обе выполняют работу по управлению автомобилем. При полном приводе есть передний и задний дифференциал, который называется раздаточной коробкой, расположенной посередине, чтобы управлять и передавать мощность на все четыре колеса. У этих систем та же цель, что и у других: обеспечение плавного поворота, при котором колеса не проскальзывают и не прыгают.

Признаки неисправности

Если ваш дифференциал не работает должным образом, вы можете заметить несколько вещей, прежде чем он полностью выйдет из строя. Заметное повреждение боковины или внешнего протектора шины может означать плохой дифференциал. Если вашим автомобилем становится трудно управлять, и он с трудом поворачивает на поворотах, это еще один признак того, что дифференциал нуждается в замене. Звук скрежещущих шестерен или скулящий шум также указывают на то, что вам следует проверить дифференциал.

В каждой машине есть какой-нибудь дифференциал, чтобы легче справляться с поворотами. Понять, что такое задний дифференциал и есть ли он в вашем автомобиле, несложно — единственные, у кого его нет, — это автомобили с передним приводом. А такие подсказки, как повреждение шин, управляемость или звуки, дадут вам знать, когда вам нужно их осмотреть.

Ознакомьтесь со всеми деталями дифференциала, доступными в NAPA Online, или доверьтесь одному из наших 17 000 пунктов обслуживания NAPA AutoCare для планового технического обслуживания и ремонта. Для получения дополнительной информации о том, как работает задний дифференциал, поговорите со знающим экспертом в местном магазине NAPA AUTO PARTS.

Фото предоставлено Flickr.

Категории

Ноу-хау

Теги

мост, дифференциал, трансмиссия, передний дифференциал, самоблокирующийся дифференциал, задний мост, задний дифференциал, кольцо и шестерня, колеса

Николь Уэйклин освещает автомобильную промышленность в качестве внештатного журналиста для разнообразные розетки. Ее работа включает в себя новости, подкасты, радио, письменные обзоры и видеообзоры. Ее можно найти в The Boston Globe, CarGurus, BestRide, US News and World Report и AAA, а также в таких блогах, как Be Car Chic, The Other PTA и She Buys Cars. Она активна в социальных сетях, у нее много подписчиков в Twitter и Instagram, и в настоящее время она является вице-президентом Ассоциации автомобильной прессы Новой Англии.