Kак работает дифференциал. типы дифференциалов

[zero666]

При движении автомобиля в поворотах и по неровностям дороги колёса ведущей оси проходят путь разной длины. Чтобы шины не проскальзывали по поверхности дороги* колёса должны вращаться с разными скоростями.

Дифференциал — механизм* позволяющий колёсам ведущей оси вращаться с разными скоростями и одинаковым (или разным)* подводящимся к ним* крутящим моментом. В трансмиссии автомобилей с одной ведущей осью дифференциал устанавливается между приводами колёс (межколёсный дифференциал). В полноприводных автомобилях он может находиться и между ведущими осями (межосевой дифференциал). Сила тяги на колесе зависит от радиуса колеса и подводимого к нему крутящего момента.

Произведение силы тяги на динамический радиус колеса даёт тот крутящий момент* который дифференциал должен передать на колёса. Когда сцепление с дорогой слабое или одно колесо вывешено (разгружено)* крутящий момент и сила тяги на колесе очень малы или отсутствуют* автомобиль не сможет продолжить движение. Это особенность дифференциала с коническими шестернями* получившего широкое распространение на легковых отечественных автомобилях. Этот вид дифференциала называют симметричным* так как он поровну распределяет крутящий момент между колёсами. Это происходит потому* что сателлит работает как равноплечий рычаг и передаёт только равные усилия к шестерням полуоси* а соответственно и к ведущим колёсам. Если одно из колёс имеет малое сцепление с дорожным покрытием* то эффективный крутящий момент на нём небольшой* соответственно симметричный дифференциал подведёт такое же усилие к другому колесу. То есть* если одно колесо буксует* сила тяги на втором равна нулю* что отрицательно сказывается на проходимости.

Для её улучшения на автомобилях применяют полную или частичную блокировку дифференциалов* степень которой оценивают коэффициентом блокировки. Коэффициент блокировки (Кб) — соотношение крутящего момента на отстающем колесе к моменту на забегающем колесе. Его величина для симметричного дифференциала всегда равна 1* для дифференциалов повышенного трения от 1 до 5. Чем больше Кб* тем лучше проходимость автомобиля. То есть* при Кб = 3 момент на отстающем колесе будет в три раза больше* чем на буксующем* а при Кб = 5 — в пять раз. Но момент на колесе в эту секунду будет возможным от 20 до 70%* в зависимости от возможности блокирующего механизма.

Существует несколько видов дифференциалов повышенного трения:

ДИФФЕРЕНЦИАЛ С ПОЛНОЙ БЛОКИРОВКОЙ

Пример — блокировка межосевого дифференциала на ВАЗ-2121. Приводится в действие водителем принудительно. Угловые скорости колёс здесь всегда равны* что противоречит условиям движения автомобиля по кривой* приводит к износу резины и ухудшению управляемости по твёрдому покрытию.

МНОГОДИСКОВЫЙ ДИФФЕРЕНЦИАЛ

Симметричные дифференциалы* имеющие в своей конструкции подпружиненные пакеты фрикционных дисков. Имеют статический преднатяг (момент срабатывания) от 2 до 12 кг/м. Используются в автоспорте* быстро изнашиваются* требуют вмешательства для восстановления рабочих характеристик после каждой гонки.

ВИСКОМУФТА

Полностью герметичный агрегат* с фрикционными дисками* один из которых имеет жёсткую кинематическую связь с корпусом* другие с валом. Диски имеют отверстия и каналы для увеличения жидкостного трения. Всё это внутри заполнено силиконовой жидкостью* которая обладает высокой вязкостью и заполняет корпус на 80-90%. Узел неремонтируемый* т. к. количество и вязкость жидкости определяют характеристики вискомуфты. При утечке жидкости* муфта подлежит замене.

ТОРСЕН

От англ. TORQUE- крутящий момент и «SENSING»- чувствительный* то есть чувствительный к крутящему моменту. Сателлиты расположены в корпусе перпендикулярно его оси* объединены между собой попарно с помощью прямозубого зацепления* а с полуосевыми шестернями связаны червячным зацеплением. В повороте полуосевая шестерня* связанная с отстающим колесом* поворачивает входящий с ней в зацепление сателлит* он* в свою очередь* вращает второй сателлит и шестерню полуоси. Такой жесткой кинематической связью колёсам автомобиля обеспечивается возможность вращаться с разной скоростью. Силы трения* возникающие в червячном зацеплении от разности моментов на колёсах* осуществляют блокировку дифференциала. Недостаток конструкции – сложность изготовления* сборки агрегата в целом и ремонта.

КВАЙФ

Конструкция зарегистрирована под торговой маркой «QUIFE». Сателлиты расположены в два ряда параллельно оси вращения корпуса. Причём они крепятся не на осях* а находятся в закрытых с обеих сторон отверстиях корпуса. Правый ряд сателлитов (их может быть от 3 до 5) входит в зацепление с правой шестерней полуоси* левый — с левой. Кроме того* сателлиты из разных рядов зацепляются между собой через один. Все зубчатые колёса имеют винтовые зубья* один и тот же модуль и угол профиля. Количество сателлитов и число зубьев шестерни полуоси должно быть связано условием собираемости агрегата в целом. Когда одно из колёс начинает отставать* связанная с ним полуосевая шестерня начинает вращаться медленнее корпуса дифференциала и поворачивать входящий с ней в зацепление сателлит. Он передаёт движение связанному с ним сателлиту* а тот в свою очередь* на полуосевую шестерню. Так обеспечиваются разные обороты колёс в повороте. Благодаря разности крутящих моментов на колёсах в винтовом зацеплении возникают осевые и радиальные силы* прижимающие полуосевые шестерни и сателлиты торцами к корпусу или крышкам и разделителю. За счёт этого возникают силы трения* осуществляющие блокировку* что увеличивает силу тяги автомобиля* повышая его проходимость. Величина Кб зависит от угла наклона зубьев шестерен. Изменяя на стадии проектирования угол наклона зубьев («угол спирали»)* изменяют Кб в зависимости от характеристик автомобиля и условий его эксплуатации и применения. Дифференциалы такого типа получили наибольшее распространение в тюнинге.