Вопрос 1. Дифференциал. Назначение.

Содержание

• 1 Назначение
• 2 Устройство
• 3 Расположение
• 4 Проблема буксующего колеса
• 5 История способов решения проблемы буксующего колеса
• 6 Самоблокирующийся дифференциал
• 7 Принудительно блокируемые дифференциалы 7.1 Ручная блокировка дифференциала
• 7.2 Электронное управление дифференциалом
• 7.3 DPS

Назначение

Применение дифференциалов в трансмиссиях автомобилей обусловлено небходимостью обеспечить вращение ведущих колёс одной оси с разной частотой. В первую очередь это необходимо в поворотах, но также и при разном диаметре ведущих колёс, что возможно при вынужденной установкe шин двух разных типоразмеров или при разности давления в шинах. В случае, если оба колеса имеют жёсткую кинематическую связь, любое рассогласование частот вращения по вышеупомянутым причинам приводит к возникновению так называемой паразитной циркуляции мощности. Это безусловно вредное явление вызывает проскальзывание колеса с меньшей силой сцепления относительно поверхности дороги, дестабилизирует движение автомобиля по дуге, нагружает трансмиссию и двигатель, повышает расход топлива и проявляется тем сильнее, чем меньше радиус поворота и выше силы сцепления, действующие на колёса. Дифференциал, установленный в разрез валов привода колёс одной оси, позволяет разорвать жёсткую кинематическую связь между колёсами и устранить паразитную циркуляцию мощности, не потеряв при этом возможностей по передаче мощности на каждое колесо с КПД близким к 100%. Подобный дифференциал называется «межколёсным», а данная область применения является основной для дифференциалов вообще, так как межколёсный дифференциал присутствует в приводе ведущих колёс всех легковых, грузовых и абсолютно подавляющей части внедорожных

,
спортивных
и
гоночных
автомобилей.

Помимо привода ведущих колёс автомобиля дифференциалы также применяются:

• В приводе двух и более постоянно ведущих осей от одного двигателя (так называемый «межосевой» дифференциал).
• В приводе соосных воздушных и водных винтов противоположного вращения (в качестве дифференциала и редуктора
  одновременно).
• В дифференциальных механизмах поворота гусеничных машин (в связке из одного-двух-трёх дифференциалов с разными принципами совместной работы).
• При сложении передаваемой вращением мощности от двух двигателей с произвольными частотами вращения на один общий вал.

Рис. 3. Типы дифференциалов, классифицированных по различным признакам

Конический симметричный дифференциал

Назначение.

Дифференциал служит для распределения крутящего момента между ведущими колесами и позволяет правому и левому колесам при поворотах автомобиля и при его движении на криволинейных участках дороги вращаться с разной частотой. Межколесный дифференциал бывает симметричным или несимметричным, соответственно распределяющим крутящий момент между полуосями поровну или не поровну. На автомобилях получили применение межколесные конические симметричные дифференциалы, межосевые конические и кулачковые дифференциалы повышенного трения.

Дифференциал— это механизм трансмиссии, распределя­ющий подводимый к нему вращающий момент между полуосями ведущих колес и позволяющий им вращаться с разными скоростя­ми. Он состоит из корпуса 1

(рис. 3а), крестовины 3, малых конических шестерен-сателлитов 4 и полуосевых конических ше­стерен 2. На цилиндрические пальцы крестовины свободно поса­жены сателлиты, которые вместе с крестовиной закреплены в кор­пусе (коробке) дифференциала и находятся в постоянном зацеп­лении с шестернями правой и левой полуосей.

Когда автомобиль движется прямо и по ровной дороге, оба ве­дущих колеса испытывают одинаковое сопротивление качению.

При этом ведомая шестерня 5 (рис. 36) главной передачи вра­щает вокруг своей оси корпус дифференциала с крестовиной и сателлитами 4. Сателлиты, находясь в зацеплении с правой и левой полуосевыми шестернями, зубьями приводят их во вращение с одинаковой частотой. В этом случае сателлиты вокруг собственной оси не вращаются.

При повороте (рис. 3в) колеса автомобиля проходят разную длину пути. Вращение внутреннего колеса замедляется, а наруж­ного — убыстряется. Сателлиты, вращаясь вместе с корпусом, сво­ими зубьями упираются в зубья полуосевой шестерни, замедлив­шей вращение, и сообщают дополнительную скорость другой по­луосевой шестерне, в результате чего наружное колесо, проходя больший путь, вращается быстрее.

Рис. 3. Дифференциал:

а—устройство; б — схема работы при прямолинейном движении; в — схема

работы при повороте; 1 — корпус (чашка); 2 — полуосевые шестерни, 3 — кресто­вина;

Читайте также:  Конструктор Lepin 20056 Аварийный внедорожник 6х6 – Technic 42070

4 — сателлит; 5 — ведомая шестерня главной передачи; 6 — ведущий вал главной передачи; 7 — правая полуось; 8 — левая полуось; 9 — наружное ведущее

колесо

Рис.4. Конический симметричный дифференциал

Кулачковый дифференциал повышенного трения (рис.5) благодаря дополнительным силам трения (в результате самоблокировки) передает больший крутящий момент на то колесо автомобиля, которое вращается медленнее, что уменьшает возможность его пробуксовывания и повышает устойчивость автомобиля против бокового заноса.

Картер кулачкового механизма состоит из двух половин, со­единенных болтами вместе с ведомым зубчатым колесом 3

и опирающихся на конические роликовые подшипники. Правой половиной дифференциала является его чашка 5, а левой — сепаратор
2
. В сепараторе
2
расположены два ряда радиальных отверстий (по 12 отверстий в каждом ряду), в которых размешены сухари 4$ установленные между внутренней 1 и наружной 4 звездочками, при помощи шлицов соединенными с полуосями. Внешняя по­верхность внутренней звездочки
1
по окружности имеет два ряда кулачков (по шесть кулачков в каждом ряду), а внутренняя поверхность наружной звездочки 4 имеет один ряд кулачков. Крутящий момент от ведомого колеса
3
передается сепаратору
2,
а от него через сухари 6 — на кулачки звездочек и затем на полуоси.

Рис. 5 Кулачковый дифференциал повышенного трения автомобилей

Устройство

планетарный механизм любой схемы может выполнять функцию дифференциала
Основой любого дифференциала может быть только планетарная передача

, которая в силу механики своей работы единственная из всех передач вращательного движения может решать задачи, стоящие перед дифференциалом в трансмиссии. Термин «планетарный дифференциал» является избыточным — любой дифференциал по умолчанию планетарный. Работоспособность ПП как дифференциала абсолютно не зависит ни от её состава или формы, ни от выбора конкретных звеньев под ведущие или ведомые. Любая ПП в самом простом своём варианте — трёхзвенного планетарного механизма без каких-либо управляющих элементов — может выполнять функции по разложению одного потока на два взаимосвязанных или сложению двух независимых потоков в один. Выбор иных звеньев ПП в качестве ведущих, а других в качестве ведомых определяется лишь требуемой кинематикой связей дифференциала с другими элементами трансмиссии и особенностями механики работы дифференциала в выбранном формате распределения функций между звеньями. Дополнение ПП управляющими элементами и применение так называемых сложных планетарных механизмов наделяет дифференциал возможностями по взаимовыравниванию угловых скоростей потоков и возможностями по активному управлению этими скоростями.
Дифференциал автомобиля Porsche Cayenne в разрезе
Каноническим, наиболее известным видом дифференциала является межколёсный дифференциал автомобиля, выполненный на основе простого (то есть, трёхзвенного) пространственного планетарного механизма схемы СВС на четырёх конических шестернях. Водилом планетарной передачи такого дифференциала фактически служит весь его корпус — это ведущее звено ➁. Две шестерни являются сателлитами на общей оси ➂. И две шестерни являются двумя солнцами — двумя ведомыми звеньями ➃. Подача мощности осуществляется на корпус (водило) через жёстко закреплённую ведомую шестерню главной передачи

, которая в свою очередь в паре с ведущей шестернёй ➀ формально есть другой элемент трансмиссии, несмотря на то, что дифференциал с ведомой шестернёй зачастую выглядит как единый сборочный узел. Снятие мощности осуществляется с двух солнц, к которым в данном случае пристыкованы валы с шарнирами типа ШРУС.

Расположение

На автомобилях с одной ведущей осью дифференциал располагается на ведущей оси.

На автомобилях со сдвоенной ведущей осью два дифференциала, по одному на каждой оси.

На автомобилях с подключаемым полным приводом по одному дифференциалу на каждой оси. На таких машинах не рекомендуется ездить по дорогам с плотным покрытием с включенным полным приводом.

Читайте также:  Mitsubishi Pajero Sport 2 (Мицубиси Паджеро Спорт 2 поколение)

На автомобилях с постоянным полным приводом есть три дифференциала: по одному на каждой оси (межколёсный), плюс один распределяет крутящий момент между осями (межосевой).

При трёх или четырёх ведущих мостах (колёсная формула 6 × 6 или 8 × 8) добавляется ещё межтележечный дифференциал.

Межосевой дифференциал

В любых автомобилях точно имеется один дифференциал. Данный механизм призван делить крутящий момент, который на него подается с входного вала между двумя полуосями. Полноприводные авто оснащены двумя дифференциалами – для каждой колесной пары. Также имеется еще и межосевой. Необходимость в нем вызвана тем, что внедорожники эксплуатируются в очень сложных условиях. Разные оси испытывают разное давление, и нужно распределять крутящий момент между ними.

Вам будет интересно:Автомобиль глохнет при сбросе газа: причины и их устранение

Проблема буксующего колеса

Обычный («свободный») дифференциал отлично работает, пока ведущие колёса неразрывно связаны с дорогой. Но, когда одно из колёс теряет сцепление (оказывается в воздухе или на льду), то вращается именно это колесо, в то время как другое, стоящее на твёрдой земле, неподвижно. В случае потери сцепления одним из колёс, его сопротивление вращению падает, а раскрутка происходит без существенного увеличения момента сопротивления (трение скольжения в пятне контакта меньше трения покоя и несущественно зависит от скорости пробуксовки). В момент когда колесо начинает проскальзывать, крутящие моменты на колесах не равны друг другу, а обратно пропорциональны сопротивлению вращения колес.

При прямолинейном движении автомобиля сателлиты относительно собственной оси не вращаются. Но каждый, подобно равноплечему рычагу, делит крутящий момент ведомой шестерни главной передачи поровну между шестернями полуосей. Когда автомобиль движется по криволинейной траектории, внутреннее по отношению к центру описываемой автомобилем окружности колесо вращается медленней, наружное быстрей — при этом сателлиты вращаются вокруг своей оси, обегая шестерни полуосей. Но принцип деления момента поровну между колесами — сохраняется. Мощность же, подаваемая на колеса, перераспределяется, — ведь она равна произведению крутящего момента на угловую скорость колеса. Если радиус поворота настолько мал, что внутреннее колесо останавливается, тогда внешнее вращается с вдвое большей скоростью, чем при движении автомобиля по прямолинейной траектории. Итак, дифференциал не меняет крутящий момент, но перераспределяет между колесами мощность. Последняя всегда больше на том колесе, которое вращается быстрее.

Что такое блокировка дифференциала?

Блокировка дифференциала предназначена для увеличения крутящего момента на колесе (оси) с лучшим сцеплением.

Для того, чтобы заблокировать дифференциал необходимо выполнить одно из двух действий.

Блокировка должна быть частичной или полной, это зависит от характера блокировки.

Что значит частичная блокировка? Это когда свободно-вращающая полуось притормаживается, передавая таким образом момент на другое колесо.

Блокировка дифференциала — механизм скрепления корпуса дифференциала с одной из полуосей или блокировка и затруднение вращения сателлитов.

Соотношение величин крутящего момента на колесах оценивается коэффициентом блокировки. Или так можно выразить, отношение величины момента на свободном (отстающем) колесе к величине буксующего (забегающего) колеса.

При симметричной работе свободного дифференциала моменты сил на колеса колёса равны, коэффициент равен 1. При заблокированном дифференциале моменты сил не должны превышать значений от 3 до 5, иначе поломка обеспечена.

Автомобили с блокировкой межколёсного дифференциала, а так же межосевого сейчас встретить не редкость. Полноприводных автомобилей навыпускали уже достаточное количество.

Но чаще используют блокировки межосевого дифференциала, межколесного реже, чтобы не ухудшать управляемость автомобиля.

Само действие блокировки может быть автоматическим, с помощью следящей электроники или чисто механических самоблокирующих дифференциалов, и принудительной, то есть водитель сам принимает решение и включает блокировку.

История способов решения проблемы буксующего колеса

• 1825 — Онесифор Пеккёр (Onesiphore Pecqueur, 1792—1852)
  изобрёл дифференциал.
• 1932 — Фердинанд Порше начал исследования в области дифференциалов c проскальзыванием.
• 1935 — , сотрудничающая с «Порше», выпустила на рынок кулачковый дифференциал, примененный впоследствии на ранних моделях Фольксваген (Type B-70)[1]
• 1956 — американская компания Packard одной из первых начала выпуск моделей с LSD-дифференциалом под фирменным названием «Twin Traction». В 60-х годах многие компании начали производство LSD-дифференциалов под различными фирменными названиями:
• Alfa Romeo: Q2
• American Motors: Twin-Grip
• Buick: Positive Traction
• Cadillac : Controlled
• Chevrolet/GMC: Positraction
• Chrysler: Sure Grip
• Dana Corporation:Trak-Lok or Powr-Lok
• Ferrari: E-Diff
• Fiat: Viscodrive
• Ford: Equa-Lock and Traction-Lok
• International: Trak-Lok или Power-Lok
• Jeep: Trac-Lok (clutch-type mechanical), Tru-Lok (gear-type mechanical), and Vari-Lok (gerotor pump), Power Lok
• Oldsmobile: Anti-Spin
• Pontiac: Safe-T-Track
• Porsche: PSD (electro-hydraulic mechanical)
• Saab: Saab XWD eLSD
• Studebaker-Packard Corporation: Twin Traction

Самоблокирующийся дифференциал

Основная статья: Дифференциал с повышенным внутренним сопротивлением

Термин обозначает любой дифференциал, механика работы которого позволяет ему самостоятельно блокироваться — то есть, в первую очередь, выравнивать угловые скорости ведомых шестерён и превращаться в прямую передачу. Самоблокирующиеся дифференциалы не требуют никаких внешних систем управления и работают автономно. В автомобилях могут использоваться и как межколёсные и как межосевые. В гусеничной технике принципиально не используются. Условно все такие дифференциалы можно разделить на две группы: срабатывающие от крутящего момента и срабатывающие от разницы угловых скоростей на ведомых шестернях. В первую группу попадают дифференциалы с винтовой, червячной и дисковой блокировками. Во вторую — дифференциалы с вискомуфтой, дифференциалы с героторным насосом, дифференциалы с центробежным автоматом включения (Eaton G80), дифференциалы с обгонными муфтами (Ferguson). Такие конструкции, как кулачковые дифференциалы и дифференциалы Красикова/Нестерова, в контексте принципов срабатывания блокировки вероятно можно считать чем-то промежуточным.

Блокировка дифференциала

Блокировка дифференциала используется в исключительных случаях. Таковыми могут являться участки дороги с неровным или скользким дорожным покрытием, где вращение колес должно быть абсолютно одинаковым. Блокировка дифференциала может быть ручной (примером может послужить автомобиль «Нива», где на раздаточной коробке установлен специальный рычаг управления блокировкой дифференциала) и автоматической, так называемая самоблокирующаяся. Блокировка дифференциала, чаще всего, используется на автомобилях повышенной проходимости.

Самоблокирующийся дифференциал (автоматическая блокировка). Виды самоблокирующихся дифференциалов.

Самоблокировка дифференциала является промежуточным звеном между полной блокировкой и свободным дифференциалом. Блокировка осуществляется при наличии следующих условий:

1. Появилась разница угловых скоростей колес.

2. Появилось разные крутящие моменты.

На основе этих условий самоблокировка дифференциала подразделяется на два вида:

Читайте также:  Новый кроссовер Skoda Kodiaq 2017-2018: комплектации, цены и характеристики

• Speed sensitive – блокировка осуществляется при появлении разницы угловых скоростей колес.
• Torque sensitive – срабатывает при наличии разницы между крутящими моментами на полуосях.

Если одно из колес испытывает повышенное сопротивление дорожного покрытия, то его полуосевая шестерня начинает вращаться медленнее, относительно корпуса. Связанный с ним сателлит зацепляется и выполняет передачу вращения сателлиту из левого ряда, который, в свою очередь, передает вращение на левую полуосевую шестерню. Таким образом, обеспечивается разность угловых скоростей в труднопроходимом участке дороге. Из-за разности крутящих моментов, возникающих на колесах, появляются радиальные и осевые силы, которые, в свою очередь, прижимают соответствующие сателлиты и шестерни к корпусу. С помощью этого обеспечивается неполная блокировка, и колесо, которое встретило сопротивление дороги, получает дополнительную энергию. Таким образом, обеспечивается повышенная проходимость автомобиля на труднопроходимых участках.

Принудительно блокируемые дифференциалы

Ручная блокировка дифференциала

Дифференциал с принудительной блокировкой
По команде из кабины шестерни дифференциала блокируются, и колёса вращаются синхронно. Таким образом, дифференциал стоит блокировать перед преодолением сложных участков пути (вязкий грунт, препятствия), и затем разблокировать после выезда на обычную дорогу. Применяется в вездеходах и внедорожниках.

При езде на таких автомобилях чаще всего не рекомендуется блокировать дифференциал, когда автомобиль движется, желательно включать блокировку на стоянке. Также нужно знать, что крутящий момент, создаваемый мотором, настолько велик, что может сломать механизм блокировки или полуось. Обычно производители автомобиля отдельно указывают рекомендованную максимальную скорость движения при заблокированном дифференциале, в случае её превышения возможны поломки трансмиссии. Включенная блокировка, особенно в переднем мосту, отрицательно влияет на управляемость.

Электронное управление дифференциалом

На внедорожниках, снабжённых антипробуксовочной системой (TRC и другие), если одно из колёс буксует, то оно подтормаживается рабочим тормозом.

Похожее решение было применено в «Формуле-1» в 1998 году. В болиде McLaren MP4/13 команды «Макларен» при повороте гонщик мог притормозить внутреннее колесо рабочим тормозом. Эту систему быстро запретили, однако в Формуле-1 прижилась конструкция фрикционного дифференциала, в котором фрикцион дополнительно управляется компьютером. В 2002 году технический регламент был ужесточён; с того же (2002) года и по сей день в Формуле-1 разрешены только дифференциалы простейшего типа.

Преимущество электронного управления в том, что повышается тяга в повороте, и степень блокировки можно настроить в зависимости от предпочтений водителя. На прямой совсем не теряется мощность двигателя. Недостаток в том, что датчики и исполнительные механизмы обладают некоторой инерцией, и такой дифференциал нечувствителен к быстро меняющимся дорожным условиям.

DPS

Основная статья: DPS

Dual Pump System — система с двумя насосами, автоматически подключающая вторую ось, когда не хватает одной. Применяется в системах полного привода Honda. Достоинства: работает автоматически, на хорошей дороге экономит бензин. Недостатки: ограниченная проходимость, сложность, ограничения на буксировку.

Что это — межосевой дифференциал и как он устроен?

Межосевой дифференциал – это наиболее эффективный метод повышения проходимости любого автомобиля. На данный момент практически все внедорожники, в том числе и некоторые кроссоверы, оснащаются данным элементом. Как и все другие технические механизмы, межосевой дифференциал имеет свои плюсы и минусы. В данной статье мы попытаемся выяснить, насколько эффективно использовать данный элемент, а также каков его принцип действия.

Принцип действия и свойства механизма

На данный момент любой современный межосевой дифференциал (Нива 2121, к примеру, тоже им оснащается) работает в нескольких режимах:

1. Прямолинейное движение (автоматический).
2. Пробуксовка.
3. Повороты.

Особо эффективен межосевой дифференциал при пробуксовке, где зачастую он и применяется. Когда автомобиль наезжает на скользкую поверхность, будь это лед, утрамбованный снег или грязь, данный элемент начинает действовать на ось, а именно на колеса. Его принцип работы заключается в следующем. Когда одно из колес попадает на твердую поверхность с хорошим сцеплением, а второе, наоборот, на, допустим, скользкую, дифференциал начинает передавать одинаковый крутящий момент на оба диска, то есть данный элемент приравнивает «прокручиваемость» двух колес к одинаковому значению. Это позволяет автомобилю выбраться из заснеженного или загрязненного участка дороги за считанные секунды.

Те же машины, у которых межосевой дифференциал отсутствует, начинают пробуксовывать – левое колесо движется с одной скоростью, правое – совершенно с другой. Получается, что автомобиль еще более зарывается в сугроб или песок. Поэтому межосевой дифференциал (КАМАЗ, кстати, тоже оснащен им) является неотъемлемой частью любого транспортного средства, имеющего полный привод. Зачастую таким элементом снабжаются либо армейские грузовики, либо отечественные внедорожники, предназначенные для гражданских условий эксплуатации. У импортных производителей традиция оснащать свои джипы дифференциалом постепенно исчезает. Это не так уж и странно – зачем «немцу» межосевой дифференциал, если он в жизни его никогда применять не будет! Поэтому среди европейских внедорожников остались лишь единичные модели, которых по сей день укомплектовывают данной системой.

Таким образом, данная деталь будто «связывает» оба колеса, передавая им одинаковый крутящий момент с двигателя, что дает автомобилю дополнительную тягу для пробуксовки.

Смотреть галерею

И напоследок отметим несколько правил эксплуатации легковых и грузовых автомобилей, укомплектованных данной деталью.

1. Для того чтобы межосевой дифференциал не вибрировал и не издавал посторонних звуков в действии, следует перевести заблокированный элемент в автоматический режим.
2. В режиме пробуксовки не стоит менять степень блокировки элемента.
3. Когда автомобиль нуждается в буксировке, нужно перевести рычаг коробки передач в нейтральное положение и обязательно перевести межосевой дифференциал в ручной режим. Для этого нужно опустить регулировочное колесико DCCD в самое нижнее положение.

Имитация блокировки дифференциала

Имитация блокировки дифференциала (далее ИБД

) — выравнивание частоты вращения буксующего и небуксующего колёс наподобие того, как это выглядит в случаях реальной механической блокировки дифференциала, только не за счёт механической связи колёс или принудительного снижения КПД дифференциала, а за счёт торможения буксующего колеса рабочим тормозом. При этом, согласно принципам работы любого дифференциала, на имеющем низкую силу сцепления с дорогой буксующем колесе тормозное усилие вызывает рост крутящего момента, что приводит к сравнимому росту крутящего момента на имеющем высокую силу сцепления с дорогой отстающем колесе, что, в свою очередь, позволяет использовать его зацеп с дорогой и тем самым даёт эффект в виде общего роста силы тяги оси. Главный управляющий механизм всех систем ИБД —
АБС тормозов
. Работа системы ИБД выражается в кратковременном импульсном подтормаживании буксующего колеса рабочим тормозом, и её эффективность определяется частотой срабатывания, поэтому системы ИБД стали возможны только вместе с появлением современных высокочастотных АБС тормозов.

ИБД есть именно имитация. В отличие от любых систем реальной блокировки дифференциала, которые при срабатывании как бы выводят дифференциал из работы и тем самым позволяют перераспределять крутящие моменты до некоего соотношения, декларируемого коэффициентом блокировки, ИБД ни при каких условиях не может вывести дифференциал из работы, и в процессе работы ИБД крутящие моменты всегда находятся в единственно возможной пропорции, присущей данному дифференциалу (для межколёсного дифференциала это обычно 50/50). Невозможность произвольно перераспределять крутящие моменты в соответствии с имеющимися силами сцепления на колёсах есть неустранимый недостаток любой системы ИБД, и именно поэтому ИБД обычно не применяется на настоящих внедорожниках, эксплуатация которых предполагает случаи движения при ежесекундно произвольно меняющихся силах сцепления на колёсах в максимально широком диапазоне от 0 до 100 процентов. Другим неустранимым недостатком любых систем ИБД есть то, что при срабатывании ИБД некоторая часть мощности двигателя тратится на преодоление тормозного усилия, что понижает величину эффективно используемой мощности для движения. Также само заторможенное колесо может увеличивать общее сопротивления движению, хотя современные высокочастотные системы ИБД стараются этого не допускать.

Обложка журнала «Юный техник» №10 за 1983 год, где был опубликован принцип имитации блокировки дифференциала.

Впервые принцип имитации блокировки дифференциала был описан в журнале «Юный техник» №10 за 1983-й год.

Почему буксует автомобиль? Почему одно из ведущих колёс, попав на лёд или в грязь, яростно крутится вхолостую, в то время как другое, хорошо сцепленное с дорогой, остаётся неподвижным? Вы, ребята, наверное, знаете, что карданный вал автомобиля соединён с колёсами через дифференциал, позволяющий им вращаться с разной скоростью. Если бы не дифференциал, то не избежать проскальзывания шин на поворотах. Однако на плохой дороге дифференциал может сослужить плохую службу — недаром вездеходы оснащаются блокировкой дифференциала, которая не допускает вращения одного колеса, когда другое неподвижно.

Простой способ повысить проходимость легковых автомобилей предложил десятиклассник Сергей Кабанов из Сумской области. «Если колесо вращается, не испытывая сопротивления, — рассуждает он, — то его надо затормозить; тогда другое колесо придёт в движение, и машина тронется с места». Сергей предлагает установить кран на тормозной магистрали автомобиля. В среднем положении крана тормозное усилие передаётся на все колёса, но, повернув его, мы направим тормозную жидкость только к одному из ведущих колёс. Для блокировки дифференциала следует повернуть кран в сторону буксующего колеса и нажать на педаль тормоза. В среднее положение кран возвращается сам, под действием возвратной пружины; это гарантирует надёжность тормозов в обычных условиях.

Системы ИБД могут применяться на автомобиле как сами по себе, так и вместе с различными системами настоящей блокировки. Совместная работа обеих систем может строится как по взаимоисключающему, так и по взаимодополняющему принципу. Потенциально система ИБД может применять на машинах любых типов. В сравнении с механически блокируемыми дифференциалами ИБД не теряет своих качеств от эксплуатации, не требует регулировок и специального техобслуживания, не требует от водителя специальных навыков езды.

Системы ИБД не являются противобуксовочными системами

в чистом виде, и в отличие от них ИБД никак не влияют на управление двигателем автомобиля, а решают задачу по максимизации силы тяги при императивно заданном водителем уровне доступной мощности.

Что собой представляет дифференциал?

Это особый вид механизма, который служит для распределения крутящего момента двигателя к другим узлам и агрегатам трансмиссии. На автомобиле их может быть несколько, так на обычных машинах он работает с ведущей осью, а варианты авто с полным приводом наделяются сразу тремя, это два межколёсные и один межосевой. Он устроен так, что когда вдруг одно из ведущих колёс перестаёт вращаться, то второе начинает это делать с двойной частотой.

Такое явление происходит на скользких дорогах, мокрых, заснеженных и тому подобных. Продолжить движение в таком случае становиться невозможным, даже при увеличении частоты оборотов двигателя. Ко второму колесу, которое имеет хорошую сцепляемость с дорогой, подаётся половинка передаваемого крутящего момента, а его явно недостаточно для продолжения движения. Чтобы исключить такое явление, предназначена блокировка межосевых дифференциалов. Её можно выполнить несколькими способами.

Активный дифференциал

Термин означает любой дифференциал, устройство которого позволяет перераспределять мощность/тягу на ведомых звеньях в любой требуемой для данного момента движения пропорции. Именно в этом и есть отличие активного дифференциала от блокируемого, в котором управление мощностью на ведомых звеньях в принципе не возможно, и таковая определяется исключительно силами сцепления. Все активные дифференциалы имеют двухканальную систему управления и обязательно два управляющих элемента — два тормоза или два фрикциона — включающихся в работу по команде от внешних источников. Все активные дифференциалы помимо основной планетарной передачи, выполняющей функции свободной раздачи мощности, имеют парный комплект дополнительных планетарных или простых зубчатых передач, выполняющих функцию перераспределения мощности в свою сторону. Каждая из этих парных передач связана со своим управляющим элементом. Хотя какие-либо механизмы блокировки у активных дифференциалов отсутствуют, фактически, все активные дифференциалы также являются блокируемыми, только в них не один симметричный режим блокировки, а два несимметричных (по одному для каждой из двух сторон). В этих режимах управляющий элемент дифференциала работает без внутренней пробуксовки, а сам дифференциал превращается в понижающе-повышающую передачу. На легковых автомобилях с активными дифференциалами эти крайние режимы могут и не использоваться, зато они используются в дифференциальных механизмах поворота гусеничных машин.

Случаи отсутствия дифференциалов в трансмиссии

Наличие дифференциалов, делящих мощность, в трансмиссии транспортной машины не обязательно. Их отсутствие несомненно приводит к повышению нагрузок на трансмиссию и повышенному износу колёс, но с этим либо мирятся, либо в аспекте предполагаемой эксплуатации конкретной машины это не важно. Четырёхколёсный автомобиль с двумя ведущими колёсами в принципе может обходится без дифференциала — например, карт, или гоночный автомобиль с задней ведущей осью для гонок на покрытиях с низким коэффициентом сцепления. В экстра случаях дифференциал может отсутствовать даже и на гоночной машине для асфальта (пример — победитель гонки 24 часа Ле-Мана 1991 года Mazda 787B). На чисто переднеприводной машине межколёсный дифференциал должен быть обязательно, так как его отсутствие не позволит адекватно поворачивать независимо от типа дорожного покрытия. В полноприводных машинах могут отсутствовать межосевые дифференциалы, при этом опять же, либо это неважно в аспекте экплуатации машины (пример — гоночные машины WRC 2012-2016 годов), либо движение на такой машине допускается только на покрытиях с низким коэффициентом сцепления (пример — внедорожники с подключаемой передней осью типа УАЗ-469, ГАЗель 4х4, Соболь 4х4 или Jeep Wrangler). Дифференциалы отсутствуют на тяговых машинах ж/д транспорта — на электровозах, тепловозах, электропоездах, вагонах метро. Колёса одной оси этих машин за счёт конической поверхности круга катания и увеличения ширины колеи на дуге могут сдвигаться чуть в сторону от центра пути и тем самым обеспечивают разный диаметр в точках контакта колеса с рельсом. Плюс к этому, колёса могут проскальзывать при движении по дуге, издавая при этом специфический звук, что отчасти нивелируется наклоном рельсового полотна в кривых. Отдельные механизмы поворота гусеничных машин также могут обходиться без дифференциалов в своей конструкции — здесь движение машины по дуге определяется либо пробуксовкой фрикционных муфт, либо вообще машина имеет лишь несколько фиксированных радиусов поворота. Дифференциалов нет в веломобилях, где вместо них ради удешевления и простоты применяются более простые и доступные трещотки (обгонные муфты) в колёсах — такой привод допускает вращение колёс на ведущей оси с разной скоростью, но при этом тяга передаётся только на то колесо, которое медленнее вращается. Дифференциалов может не быть в мотоблоках и средствах малой механизации, где их отсутствие нивелируется предельно узкой колеёй колёс ведущей оси, легкодеформируемыми покрышками и низким коэффициентом сцепления между колёсами и землёй. Так же дифференциал может отсутствовать в электромобилях в которых используется по мотору на каждое колесо.

Блокировка дифференциала: для чего она нужна и как устроена?

Дифференциал – это механизм, который предназначается для ровного вращения колес на обеих полуосях автомобиля вне зависимости от траектории направления транспортного средства. Другими словами, эта деталь позволяет дискам вращаться с одинаковой скоростью, при этом не имеет значения, по прямой едет автомобиль или входит в поворот.

Устройство

На самом деле блокировка дифференциала имеет весьма простую конструкцию. Данный механизм состоит из двух шестеренок, корпуса и оси сателлитов. К первому механизму подсоединяется корпус, и колесо вращается вместе с ним с одинаковой частотой. Шестерни обеих полуосей вращают шину, а сателлиты в это время входят с ними в зацепление.

Для чего нужна автомобилю блокировка межосевого дифференциала?

Предназначается данный механизм для повышения проходимости транспортного средства в условиях бездорожья или при движении на крутых склонах. Когда автомобиль находится в движении, наружное колесо проходит немного большее расстояние, чем внутреннее. Чаще всего так происходит на поворотах или на сложной неасфальтированной трассе. Однако в любом случае автомобилю необходимо стабилизировать это расстояние и сделать частоту вращения одинаковой для всех четырех колес внедорожника. Для этого и предназначается блокировка дифференциала. Своими руками ее создать весьма трудно, так как механизм требует высокой точности и соблюдения всех технических процессов, поэтому он либо укомплектовывается на машину с конвейера, либо приобретается в готовом состоянии самими автовладельцами, а затем устанавливается в полной комплектности.

В чем разница между межосевым и простым дифференциалом?

Главное отличие этих двух устройств заключается в количестве контролируемых осей. Если межосевая блокировка дифференциала может регулировать частоту вращения колес на передней и задней оси, то простое устройство — только на одной из них. Как правило, это задняя полуось.

Блокировка дифференциала в действии

При движении автомобиля по скользкой поверхности (грунт или гололед) данное устройство предотвращает риск холостого проворачивания колес на одной из полуосей системы. Таким образом, если левый диск функционирует нормально, а правый стоит как вкопанный, блокировка дифференциала заставляет последний «двигаться» в нормальном режиме. Вследствие этого в автомобиле задействуется сразу 4 колеса, а не 3 или 2. Когда блокировка дифференциала включается, ее механизмы распределяют крутящий момент от двигателя таким образом, чтобы оба колеса вращались с одинаковым усилием. Какой именно будет эта сила, зависит от характеристик автомобиля и дорожного полотна.

Читайте также:  Заряженный Джип Компас: отзывы, цены и сравнения с конкурентами

Как нельзя применять блокировку дифференциала

Стоит отметить, что даже после первого неправильного применения данной системы в автомобиле можно вмиг лишиться ее качеств, так как она попросту выйдет из строя. Чтобы блокировка дифференциала прослужила как можно дольше, никогда не включайте ее просто так при движении автомобиля по обычным асфальтированным дорогам и не задействуйте в тот момент, когда одно из колес пробуксовывает.