Дифференциал автомобиля

Дифференциал — один из основных узлов любой автомобильной трансмиссии. Без этого устройства передвижение машины невозможно. Устанавливается на легковые и грузовые машины всех категорий. Чтобы понять важность дифференциала, разберемся в особенностях его конструкции, принципе работы при различных режимах движения.

Основные функции дифференциала

Первостепенная задача любой трансмиссии — передать крутящий момент, создаваемый двигателем, на колеса транспортного средства. В одних режимах движения требуется равномерное распределение, в других нужно, чтобы колеса вращались с отличающейся частотой. Решать эту задачу и приходится дифференциалу, перераспределяющему момент по ведущим валам в различных условиях.

Когда машина перемещается равномерно по прямой, момент распределяется равномерно. При совершении поворота или пробуксовке уже требуется, чтобы колеса крутились с различной скоростью, которая будет зависеть от условий движения.

Отметим, что такая необходимость существует во время поездок по дороге с сухим нормальным покрытием. Но в слякоть, снег, по бездорожью перераспределение момента сыграет негативную роль и создаст потенциально опасную ситуацию. При таком развитии событий требуется блокировка дифференциала, о которой тоже поговорим дальше.

Расположение и конструкция дифференциала

В основу конструкции положена схема планетарного редуктора. При различном месте установки, типе дифференциала, возможны конструктивные отличия. Но во всех случаях компоновка и структурная схема механизма будет общей — механизм из сателлитов, шестерней, установленных на полуоси, собран в корпусе-чашке.

Вращающий момент, поступающий с главной передачи, перенаправляется на чашку, у которой предусмотрено соединение жесткого типа с ведомой шестерней. При помощи сателлитов вращение передается на полуоси, колеса. В ходе этого процесса не происходит никаких изменений крутящего момента. Тип дифференциала (чаще всего червячный, конический или цилиндрический) зависит от вида зубчатой передачи, установленной в редукторе.

Место размещения дифференциала определяется особенностями трансмиссии автомобиля. Если он установлен на ведущий мост и вращает одну пару колес, его называют «межколесным». «Межосевой» дифференциал устанавливается на полноприводные машины и расположен между мостами.

Принцип функционирования дифференциала в различных условиях

Конструкция дифференциалов неизменна, но работа механизма при передвижении по дорогам с различным состоянием покрытия, бездорожью существенно отличается.

Прямолинейное движение

В случае поездок без изменения траектории движения по дорогам с нормальным покрытием нагрузка в равных долях распределяется между колесами ведущего моста. За счет этого одинаковая частота их вращения

Сателлиты, применяемые в механизме дифференциала, не вращаются вокруг своей оси. Чтобы передать крутящий момент на полуоси от ведомой шестерни используется зубчатое зацепление в неподвижном состоянии.

Поворот

При прохождении транспортным средством поворота распределение нагрузки и силы сопротивления осуществляется по следующей схеме:

• Наружное колесо проходит большую траекторию, из-за этого ему приходится вращаться быстрее, в противном случае будет наблюдаться эффект пробуксовки.
• Внутреннее колесо идет по меньшему пути и испытывает повышенное сопротивление. Увеличение нагрузки становится причиной того, что частота вращения этого колеса уменьшается.

В результате этого, чтобы не изменился крутящий момент, механизм дифференциала работает следующим образом. Уменьшение частоты вращения внутреннего колеса с полуосью вызывает движение сателлитов, которые и заставляют наружное колесо вращаться быстрее.

Пробуксовка

При поездках по бездорожью, снегу, гололеды на колеса приходится различная нагрузка. Одно из ведущих колес теряет сцепление с поверхностью, начинает пробуксовывать. Это приводит к тому, что нагрузка на второе увеличивается, что и вызывает снижение скорости его вращения. В результате машина замедляется, а в отдельных случаях останавливается совсем.

Чтобы предотвратить такое развитие событий, производители автомобилей применяют разные решения. Это может быть реализация систем, обеспечивающих курсовую устойчивость. Но более распространен способ автоматической или ручной блокировки дифференциала.

Зачем необходима блокировка дифференциала

Чтобы предотвратить замедление или остановку машины в сложных дорожных условиях, необходимо уравновесить передаваемый на полуоси крутящий момент. Для этого потребуется нивелировать работу сателлитов. Помогает и увеличение момента на наиболее нагруженной полуоси. Эти действия особенно важны для автомобилей с полным приводом.

Это связано с тем, что утрата одним колесом сцепления с поверхностью приводит к тому, что на всех остальных крутящий момент уменьшается и стремиться к нулю. Это и приводит к остановке автомобиля.

Чтобы предотвратить такое развитие событий и используют ручную или автоматическую блокировку дифференциала. Практика показала, что хорошие результаты дают самоблокирующиеся механизмы, способные перераспределять крутящий момент в автоматическом режиме. Но система сложная, требует установки специальных датчиков, контролирующих параметры вращения всех колес. Это повлияло на стоимость.

Основная задача, которую решает дифференциал, связана с обеспечением безопасности движения. Его блокировка целесообразна только при поездках по бездорожью и в плохих дорожных условиях. А вот поездки с отключенным дифференциалом по нормальным трассам крайне опасны.