Как работает дифференциал: Как работает дифференциал?

Самоблокирующийся дифференциал: принцип действия

Термин «блокировка дифференциала», или «самоблокирующейся дифференциал» (самоблок), слышали многие автомобилисты, а вот как этот процесс выглядит на практике, знают лишь некоторые. И если раньше такой «опцией» автопроизводители оборудовали преимущественно внедорожники, то сейчас ее можно встретить и на вполне городском автомобиле. Кроме того, зачастую владельцы машин не оборудованных самоблоками, поняв, какую пользу они приносят, устанавливают их самостоятельно.

Но прежде чем разбираться с тем, как работает самоблокирующийся дифференциал, нужно понять, как он функционирует без блокировки.

Что такое дифференциал

Дифференциал (дифф) по праву можно считать одним из главных элементов конструкции трансмиссии автомобиля. С его помощью происходит передача, изменение, а также распределение выдаваемого двигателем крутящего момента между парой потребителей: колесами, расположенными на одной оси машины или же между ее мостами. Причем сила потока распределяемой энергии при необходимости может быть различной, а значит, и скорость вращения колес — разной.

В трансмиссии автомобиля дифф может быть установлен: в картере заднего моста, КПП и в раздаточной коробке, в зависимости от устройства привода(ов).

Те диффы, которые установлены в мосту или КПП, называются межколесными, а который находится между осями машины, соответственно – межосевым.

Назначение дифференциала

Как известно, автомобиль во время движения совершает различные маневры: повороты, перестроения, обгоны и т. д. Кроме того, поверхность дороги может содержать неровности, а это значит, что колеса автомобиля, в зависимости от ситуации, в одно и то же время могут проходить различное расстояние. Поэтому, например, при повороте, если скорость вращения колес на оси будет одинаковой, то одно из них неминуемо станет пробуксовывать, что приведет к ускоренному износу покрышек. Но это не самое страшное. Гораздо хуже то, что у транспортного средства значительно снижается управляемость.

Вот для решения подобных проблем и придумали дифференциал – механизм, который будет перераспределять энергию, поступающую от двигателя, между осями автомобиля в соответствии с величиной сопротивления качению: чем оно меньше, тем больше будет скорость вращения колеса, и наоборот.

Механизм дифференциала

На сегодняшний день существует множество разновидностей диффов, и их устройство довольно сложное. Однако принцип работы в целом одинаков, поэтому будет проще для понимания рассмотреть самый простой тип – открытый дифференциал, который состоит из следующих элементов:

1. Шестеренок, закрепленных на полуосях.
2. Ведомой (коронной) шестерни, выполненной в виде усеченного конуса.
3. Ведущей шестерни, закрепленной на конце ведущего вала, которая в совокупности с коронной образует главную передачу. Так как ведомая шестерня по размерам больше ведущей, то последней придется сделать несколько оборотов вокруг своей оси, прежде чем коронная выполнит только один. Следовательно, именно эти два элемента дифференциала снижают величину энергии (скорости), которая в итоге дойдет до колес.
4. Сателлитов, которые образуют планетарный механизм, играющий ключевую роль в обеспечении необходимой разности в скорости вращения колес.
5. Корпуса.

Как работает дифференциал

Во время прямолинейного движения автомобиля его полуоси, а значит, и колеса, вращаются с такой же скоростью, как и ведущий вал со своей косозубой шестерней. Но во время поворота воздействующая нагрузка на колеса становится различной (одно из них пытается крутиться быстрей), и за счет этой разницы освобождаются сателлиты. Теперь энергия двигателя проходит через них, а так как пара сателлитов – это две отдельные, независимые шестерни, то к полуосям передается разная по величине частота вращения. Таким образом, мощность, вырабатываемая двигателем, распределяется между колесами, но неравномерно, а в зависимости от действующей на них нагрузки: то, что двигается по внешнему радиусу, испытывает меньшее сопротивление качению, поэтому дифф передает на него больше энергии, раскручивая быстрее.

Разницы в том, как работает межосевой дифференциал и межколесный, нет: принцип действия аналогичен, только в первом случае распределенный крутящий момент направлен к осям автомобиля, а во втором — к его колесам, расположенным на одной оси.

Потребность в межосевом диффе особенно становится заметна во время движения машины по пересеченной местности, когда ее вес давит на ту ось, которая находится ниже другой, например, на подъеме или спуске.

Проблема дифференциала

Несмотря на то что дифференциал, безусловно, играет большую роль в конструкции автомобиля, его работа иногда создает проблемы для водителя. А именно: когда одно из колес оказывается на скользком участке дороги (грязи, льду или снегу), то другое, находящееся на более твердом грунте, начинает испытывать повышенную нагрузку, дифф старается это исправить, перенаправляет энергию двигателя на скользящее колесо. Таким образом, выходит, что оно получает максимальное вращение, в то время как другое, имеющее плотное сцепление с грунтом, попросту остается неподвижным.

Вот именно для решения подобных проблем была придумана блокировка (отключение) дифференциала.

Принцип блокировки и ее виды

Поняв принцип работы дифференциала, можно заключить, что если заблокировать его, то увеличится крутящий момент на том колесе или оси, которое имеет лучшее сцепление. Это можно сделать, если соединить его корпус с одной из двух полуосей или же остановить вращение сателлитов.

Блокировка может быть полной – когда части дифференциала соединяются жестко. Осуществляется, как правило, при помощи кулачковой муфты и управляется водителем через специальный привод из кабины автомобиля. Или же она может быть частичной, в этом случае на колеса передается только ограниченное усилие – так работает самоблокирующийся дифференциал, которому участие человека не требуется.

Как работает самоблокирующийся дифференциал

Самоблокирующийся дифференциал, по сути, представляет собой компромисс между полным блоком и свободным диффом и позволяет снизить пробуксовку колес машины в случае возникновения между ними разницы в коэффициенте сцепления с грунтом. Таким образом, значительно повышается проходимость, управляемость на бездорожье, а также динамика разгона автомобиля, причем независимо от качества дороги.

Самоблок исключает полную блокировку колес, что защищает полуоси от критических нагрузок, которые могут возникнуть на дифференциалах с принудительным выключением.

Блокировка с полуосей снимается автоматически, если при прямолинейном движении скорости вращения колес выравнивается.

Самые распространенные типы самоблоков

Дисковый самоблок – это набор фрикционных (трущихся) дисков, установленных между корпусом диффа и шестерней полуоси.

Понять, как работает дифференциал с таким блоком, несложно: пока машина едет по прямой, корпус диффа и обе полуоси крутятся вместе, как только в скоростях вращения появляется разница (колесо попало на скользкий участок), между дисками возникает трение, снижающее ее. То есть колесо, оставшееся на твердом грунте, продолжит вращаться, а не остановится, как в случае свободного дифференциала.

Вискомуфта, или иначе вязкостная муфта, так же как и предыдущий дифф, содержит два пакета дисков, только на этот раз перфорированных, установленных между собой с небольшим зазором. Одна часть дисков имеет сцепление с корпусом, другая – с валом привода.

Диски, помещены в емкость, заполненную кремнийорганической жидкостью, которая при равномерном их вращении остается в неизменном состоянии. Как только между пакетами появляется отличие в скорости, жидкость начинает быстро и сильно густеть. Между перфорированными поверхностями возникает сопротивление. Чересчур раскрутившийся пакет таким образом притормаживается, и скорость вращения выравнивается.

Зубчатый (винтовой, червячный) самоблок. Его работа базируется на способности червячной пары расклиниваться и тем самым блокировать полуоси при возникновении на них разницы в крутящих моментах.

Кулачковый самоблок. Чтобы понять, как работает дифференциал такого типа, достаточно представить открытый дифф, в котором вместо планетарного шестеренчатого механизма установлены зубчатые (кулачковые) пары. Кулачки проворачиваются (перескакивают), когда скорости вращения колес практически одинаковы, и жестко блокируются (заклиниваются), как только какое-то из них начинает пробуксовывать.

Разницы в том, как работает блокировка межосевого дифференциала и межколесного, нет – принцип действия одинаков, отличия только в конечных точках: в первом случае – два моста, во втором – два колеса, установленных на одной оси.

Отечественная «Нива» и ее дифференциалы

В линейке отечественных ВАЗов «Нива» занимает особенное место: в отличие от своих «родственников» по конвейеру, эта машина оборудована не выключаемым полным приводом.

В трансмиссии ВАЗовского внедорожника установлено три дифференциала: межколесные – в каждом мосту, и межосевой – в раздатке. Несмотря на такое количество, разбираться заново в том, как работают дифференциалы на «Ниве», не придется. Все точно так же, как описывалось выше. То есть, во время прямолинейного движения машины, при условии отсутствия пробуксовок на колесах, тяговое усилие между ними распределено равномерно и имеет одинаковую величину. Когда какое-то из колес начинает буксовать, то вся энергия от двигателя, пройдя через диффы, направляется к этому колесу.

Блокировка дифференциалов «Нивы»

Прежде чем говорить о том, как работает блокировка дифференциалов на «Ниве», следует отметить один момент, а именно уточнить назначение передней (маленькой) ручки раздаточной коробки.

Некоторые водители полагают, что с ее помощью у машины включается передний привод – это не так: и передний, и задний приводы у «Нивы» задействованы всегда, а этой ручкой осуществляется управление дифференциалом раздатки. То есть пока она установлена в положении «вперед», дифф работает в штатном режиме, а когда «назад» – отключается.

А теперь непосредственно о блокировке: при выключении дифференциала валы раздаточной коробки замыкаются между собой муфтой, тем самым принудительно выравнивая скорости их вращения, то есть суммарная скорость колес передней оси приравнивается к суммарной скорости задней. Распределение тяги происходит в сторону большего сопротивления. Допустим, буксует заднее колесо, если включить блокировку, тяговое усилие уйдет на переднюю ось, колеса которой вытянут машину, но если одновременно с задним забуксует и переднее колесо, то самостоятельно «Нива» уже не выберется.

Чтобы такого не случалось, автолюбители в мосты устанавливают самоблоки, которые помогут вытянуть застрявшую машину. На сегодняшний день самым популярным среди владельцев «Нивы» является дифференциал Нестерова.

Самоблок Нестерова

Именно в том, как работает дифференциал Нестерова, и заключен секрет его популярности.

Конструкция дифа позволяет не только оптимально регулировать угловую скорость колес машины при совершении маневров, но и в случае пробуксовок или вывешивании колеса устройство отдает ему минимальное количество энергии от двигателя. Причем реакция самоблока на изменение дорожной ситуации практически мгновенная. Кроме того, дифференциал Нестерова значительно улучшает управляемость машины даже на скользких поворотах, повышает курсовую устойчивость, повышает динамику разгона (особенно в зимний период), снижает расход горючего. А монтаж устройства не требует никаких изменений в конструкции трансмиссии и устанавливается точно так же, как классический дифф.

Дифференциал нашел применение не только в автомобильной технике, он оказался весьма полезен и на мотоблоках, значительно облегчив жизнь его владельцам.

Дифференциал для мотоблока

Мотоблок — агрегат довольно тяжелый, и, чтобы его просто повернуть, требуется немало усилий, а при нерегулируемой угловой скорости вращения колес это становится еще сложнее. Поэтому владельцы этих машин, если диффы не предусматривались изначально конструкцией, приобретают и устанавливают их самостоятельно.

Как работает дифференциал мотоблока? По сути, он лишь обеспечивает легкий разворот машины, останавливая одно из колес.

Другая его функция никак не связанная с перераспределением мощности – это увеличение базы колес. Конструкция дифференциала предусматривает его использование как удлинителя осей, что делает мотоблок более маневренным и устойчивым к опрокидываниям, особенно на поворотах.

Словом, дифференциал – вещь весьма полезная и незаменимая, а его блокировка в разы повышает проходимость автомобиля.

Как работает дифференциал — видео работы

Главная / Уход за автомобилем / Как работает дифференциал — видео работы

Содержание

• 1 Устройство дифференциала
• 2 Как работает дифференциал видео

Продолжаем нашу тему конструкции автомобиля и рассмотрим элемент трансмиссии, такой как дифференциал. Зачем он нужен, где применяется и т.д. А в следующей статье рассмотрим как работает дифференциал и посмотрим видео его работы.

Если разъяснить простыми словами, то данный элемент служит основным распределителем крутящего момента на элементы потребления, будь то карданы или полуоси. Также он создает разную скорость вращения потребителей, что повышает ресурс отдельных узлов автомобиля.

Где располагается дифференциал:

• Задний привод – картер заднего моста;
• Передний привод – коробка переключения передач;
• Полный привод – в картерах переднего и заднего моста, а также в раздаточной коробке.

Те дифференциалы, которые используются для привода колес (в картере моста), называют межколесным дифференциалом.

Дифференциал, который устанавливается между двумя ведущими мостами (раздаточная коробка), называют межосевым.

Конструктивно дифференциал выполнен на основе планетарного редуктора. И он также разделяется на типы, в зависимости от используемой зубчатой передачи:

• Конический
• Червячный
• Цилиндрический
• Конический дифференциал. Данный тип дифференциала применяется, как правило, в редукторах мостов (межколесный). Пожалуй самый распространенный тип.
• Цилиндрический дифференциал. Менее популярный тип, но все же используется некоторыми производителями автомобилей. Чаще всего устанавливается между осями автомобиля.
• Червячный дифференциал. Ну, это наиболее популярный и универсальный тип. Используется во всех вышесказанных случаях.

Устройство дифференциала

Рассмотрим устройство данного узла по примеру конического дифференциала – это не так важно, ведь основные части у всех одинаковы, с некоторыми отличиями.

В состав конического дифференциала входит сам редуктор и сателлиты. Эти элементы входят в корпус.

Этот корпус принимает на себя крутящий момент, далее передает его на шестерни полуосей через сателлиты. Внутри корпуса размещены специальные оси, на которых вращаются сателлиты. Главная передача крепится непосредственно к корпусу дифференциала.

Также есть отличия по количеству применения сателлитов. Как правило, на легковых автомобилях их всего два, но при большом крутящем моменте устанавливают четыре. Полноприводные и грузовые автомобили, чаще всего имеют по четыре сателлита в дифференциале.

По количеству шестерен полуосей, различают два типа дифференциала – симметричный и несимметричный.

Симметричный дифференциал – левая и правая шестерня имеют одинаковое количество зубьев и весь крутящий момент распределяется равнозначно на обе полуоси. Такой тип используют в картерах мостов.

Несимметричный дифференциал – левая и правая шестерня имеют различное количество зубьев и крутящий момент соответственно передается в различных соотношениях. По этой причине данный тип дифференциала используют, как межосевой.

Как работает дифференциал видео

Так мы быстро и просто разобрали виды дифференциалов и узнали, как работает дифференциал + посмотрели видео о нем.

Найти на сайте

Популярное на сайте

Как работает дифференциал?

7 мая 2014 г.

Дифференциал является неотъемлемой частью всех четырехколесных транспортных средств. Дифференциальная технология была изобретена столетия назад.
и считается одним из самых гениальных изобретений, когда-либо созданных человеческим мышлением. В этой статье,
мы логически узнаем, зачем нужен дифференциал в автомобиле и как он работает.

Для чего используется дифференциал?

Колеса получают мощность от двигателя через приводной вал. Колеса, которые получают мощность и заставляют автомобиль двигаться
вперед называются ведущими колесами. Основная функция дифференциала заключается в том, чтобы ведущие колеса
вращаться с разными оборотами, при этом оба получают мощность от двигателя.

Рис:1 Мощность двигателя передается на колеса через приводной вал

Рассмотрим эти колеса, которые совершают поворот. Понятно, что левое колесо должно пройти больший
расстояние по сравнению с правым колесом.

Рис.2 При повороте направо левое колесо должно пройти большее расстояние; это означает большую скорость
левое колесо

Это означает, что левое колесо должно вращаться с большей скоростью, чем правое колесо. Если эти колеса
были соединены с помощью сплошного вала, колеса должны были бы проскальзывать, чтобы совершить поворот. Это именно то место, где
дифференциал пригодится. Гениальный механизм в дифференциале позволяет левому и правому колесам
поворачивать на разных оборотах, при этом передавая мощность на оба колеса.

Части дифференциала

Теперь мы узнаем, как дифференциал достигает этого шаг за шагом, используя простейшую конфигурацию.
Мощность от двигателя передается на зубчатый венец через шестерню. Зубчатый венец соединен с
шестерня паука.

Рис.3 Шестерня крестовины

Шестерня крестовины лежит в основе дифференциала, и особое внимание следует уделить ее вращению.
Шестерня крестовины может свободно совершать 2 вида вращения: одно вместе с зубчатым венцом (вращение) и второе на
собственной оси (вращения).

Рис. 4 Зубчатая передача может совершать 2 вида вращения

Зубчатая передача находится в зацеплении с 2 боковыми шестернями. Вы можете видеть, что и крестовина, и боковые шестерни являются коническими шестернями.
Передача мощности от приводного вала к ведущим колесам происходит по следующей схеме. Мощность от приводного вала
сначала передается на ведущую шестерню, а поскольку ведущая шестерня и зубчатый венец находятся в зацеплении, мощность передается на зубчатое колесо.
механизм. Поскольку крестовина соединена с зубчатым венцом, к ней поступает мощность. Наконец, от паука, мощность
передается на обе боковые шестерни.

Рис:5 Основные компоненты стандартного дифференциала

Работа дифференциала

Теперь давайте посмотрим, как дифференциалу удается вращать боковые шестерни (ведущие колеса) на разных скоростях, как
требуется в различных сценариях вождения.

Автомобиль движется прямо

В этом случае крестовина вращается вместе с зубчатым венцом, но не вокруг своей оси. Итак
крестовина будет толкать и заставлять обе боковые шестерни вращаться, и обе будут вращаться с одинаковой скоростью. Короче говоря, когда
транспортное средство движется прямо, зубчатая передача в сборе со стороны крестовины будет двигаться как единое целое.

Рис:6 Пока машина движется прямо

Машина поворачивает направо

Теперь рассмотрим случай, когда машина поворачивает направо. Шестерня крестовины играет ключевую роль в этом.
кейс. Вместе с вращением зубчатого венца оно вращается вокруг своей оси. Итак, крестовина имеет комбинированный
вращение. Интересен эффект комбинированного вращения на боковой передаче.

Рис. 7 Чтобы получить окружную скорость на левой и правой сторонах крестовины, мы должны учитывать обе
вращение и вращение

При правильном зацеплении боковая шестерня должна иметь ту же окружную скорость, что и крестовина. Технически
говоря, обе шестерни должны иметь одинаковую скорость линии шага. Когда крестовина вращается, а также
вращаясь, окружная скорость на левой стороне крестовины представляет собой сумму вращения и вращения
скорости. Но с правой стороны это разница двух, так как скорость вращения противоположна
направление в эту сторону. Этот факт наглядно изображен на рис.7. Это означает, что левая передача будет иметь более высокую
скорость по сравнению с правой боковой передачей. Таким образом, дифференциалу удается поворачивать левое и правое колеса одновременно.
разные скорости.

Автомобиль поворачивает налево

При повороте налево правое колесо должно вращаться с большей скоростью. Сравнивая с предыдущим случаем,
ясно, что если крестовина будет вращаться в противоположном направлении, правая боковая шестерня будет иметь большее
скорость.

Рис:8 При повороте налево крестовина вращается в противоположном направлении

Использование большего количества крестовин

Чтобы выдерживать большую нагрузку, обычно добавляется еще одна крестовина. Обратите внимание, что шестерни крестовины должны вращаться.
в противоположных направлениях, чтобы обеспечить правильное движение шестерни. Механизм с четырьмя крестовинами также используется для транспортных средств.
с большими нагрузками. В таких случаях крестовины соединяются с концами поперечины, а крестовины
свободно вращаться независимо.

Рис:9 Двойная крестовина обычно используется для перевозки большего количества грузов

Другие функции дифференциала

Помимо возможности вращения колес с разной скоростью вращения, дифференциал выполняет еще 2 функции. Во-первых, это скорость
редуктор в зубчатом венце в сборе. Это достигается за счет использования зубчатого венца, имеющего почти 4-5
количество зубьев в несколько раз больше, чем у шестерни. Такое огромное передаточное число снизит скорость кольца
передач в том же соотношении. Поскольку поток мощности на шестерню и зубчатый венец одинаковый, такое снижение скорости
приведет к увеличению крутящего момента.
Также можно отметить одну особенность зубчатого венца, это гипоидные шестерни. Гипоидные передачи имеют большую площадь контакта.
по сравнению с другими парами зубчатых колес и обеспечит плавность работы зубчатого колеса.
Другой функцией дифференциала является поворот направления потока мощности на 90 градусов.

Недостаток стандартного дифференциала

Дифференциал, который мы рассматривали до сих пор, известен как открытый или стандартный дифференциал. Он способен
вращение колес на разных оборотах, но у него есть один существенный недостаток. Рассмотрим ситуацию, когда одно колесо
автомобиль находится на поверхности с хорошим сцеплением, а другое колесо находится на скользкой дороге.

Рис.10 Стандартное дифференциальное транспортное средство на разных тяговых покрытиях не сможет двигаться

В этом случае стандартный дифференциал передает большую часть мощности на скользкое колесо, поэтому автомобиль
не сможет двигаться.
Чтобы решить эту проблему, вводятся дифференциалы повышенного трения. Подробнее о них мы узнаем в отдельной
статья.

ОБ АВТОРЕ

Сабин Мэтью, аспирант ИИТ Дели в области машиностроения. Основатель Lesics Engineers Pvt Ltd &
Ютуб-канал «ЛЕСИКС». Он предоставляет качественное инженерное образование на своем канале YouTube. И «ЛЕСИКС»
охватывает огромное количество инженерных тем. Сабин очень увлечен изучением физики
за сложными технологиями и объясняя их простыми словами. Чтобы узнать больше об авторе, перейдите по этой ссылке

Блокировка дифференциала G-класса

22 октября 2015 г. Автор: Admin

Рубрика: Mercedes-Benz G-Класс, Технологии

Блокируемый дифференциал G-Класса

Одной из особенностей, отличающих G-Класс от конкурентов, является возможность регулировки трансмиссии нажатием кнопки или, в данном случае, трех кнопок. Система блокировки дифференциала G-Класса дает водителю полный контроль над всеми четырьмя колесами, благодаря чему застревание остается в прошлом. Но как это работает?
 
Подробнее: Как использовать блокировку дифференциала
 

Что такое дифференциал?

Представьте, что на земле нарисован большой круг. Теперь представьте, что вы едете по этому кругу, удерживая центр машины прямо над линией. Когда вы следуете по пути, колеса, движущиеся снаружи круга, должны вращаться быстрее, чем колеса внутри круга, чтобы не отставать от скорости движения. Если бы все колеса получали от двигателя одинаковый крутящий момент, вы бы потеряли управление и попали бы в штопор. Дифференциал — это система шестерен, которая находится в центре оси и уравновешивает крутящий момент, передаваемый на каждое колесо. Другими словами, если одно колесо ускоряется, дифференциал заставляет другое колесо замедляться.

Блокировка дифференциала G550

Дифференциал — удивительное изобретение и он на все сто процентов необходим, но и он доставляет некоторые проблемы, особенно на снегу или на скользкой трассе. Вы когда-нибудь застревали одним колесом в снегу и задавались вопросом, почему ваша машина застряла, хотя противоположное колесо стоит на сухом асфальте? Виноват дифференциал. Поскольку это одно колесо не имеет сцепления с дорогой, автомобиль передает всю мощность этому колесу, пытаясь наверстать упущенное, хотя никогда этого не сделает. Это делает колесо с тягой совершенно бесполезным.
 
Подробнее: 2016 G-Class Дата выпуска
 

G63 4MATIC

Эта проблема становится еще более актуальной для автомобилей, оснащенных полным приводом, поскольку теперь у автомобиля четыре колеса вместо двух. Чтобы решить эту проблему, Mercedes-Benz разработал способ блокировки дифференциала, по существу пропуская процесс балансировки. У других производителей внедорожников есть аналогичные приложения, но немногие из них так же просты в использовании, как в G-классе. Большинство конкурентов просто используют режимы 4×4 low и 4×4 high для управления дифференциалами, но это все еще ограничено, потому что, если застрянут все колеса, кроме одного, у вас все равно будут проблемы.

Полный привод G65

G-Класс имеет три дифференциала. Один для передних колес, один для соединения передних колес с задними и третий для управления скоростью задних колес. Все они могут быть заблокированы последовательно, чтобы выйти практически из любой ситуации.

Дифференциал — изобретение старше самого автомобиля, которому, возможно, уже тысячи лет. У Mercedes-Benz есть одно из лучших применений этого, что является одной из причин, по которой G-класс так популярен. Если у вас все еще есть вопросы о блокируемом дифференциале G-класса или вы хотите увидеть его лично, приезжайте на экскурсию в Mercedes-Benz of Arrowhead.