Дифференциал. Что это такое и почему оно используется?
Двигателя с коробкой передач недостаточно для вождения автомобиля. Дифференциал также необходим для движения колес.
Проще говоря, дифференциал служит для того, чтобы колеса на ведомой оси не вращались с одинаковой скоростью. Говоря более научным языком, задачей дифференциала является компенсация разницы в частоте вращения карданных валов колес ведущего моста при их движении по колеям разной длины.
Дифференциал часто называют дифференциалом, от слова дифференциал. Интересно, что это не изобретение начала автомобильной эры. Дифференциал был изобретен китайцами много веков назад.
Для прохождения поворотов
Идея дифференциала состоит в том, чтобы позволить автомобилю совершать повороты. Что ж, на ведущей оси, когда автомобиль проходит поворот, внешнему колесу нужно пройти большее расстояние, чем внутреннему колесу. Это приводит к тому, что внешнее колесо должно вращаться быстрее, чем внутреннее колесо. Дифференциал необходим для предотвращения вращения обоих колес с одинаковой скоростью. Если бы его не было, одно из колес ведущей оси скользило бы по дорожному покрытию.
См. также Шарниры привода автомобиля — как ездить, не повреждая их
Дифференциал не только предотвращает это, но и предотвращает нежелательные нагрузки в трансмиссии, которые в свою очередь могут привести к поломкам, повышенному расходу топлива и повышенному износу шин.
Конструкция механизма
Дифференциал состоит из нескольких конических шестерен, заключенных во вращающийся корпус. Он соединен с коронным колесом. Передача крутящего момента от коробки передач (и от двигателя) на ведущие колеса происходит при так называемом атакующий вал приводит в движение вышеупомянутый зубчатый венец через специальную гипоидную передачу (имеет витые оси и дугообразные линии зубьев, что позволяет передавать большие нагрузки).
В переднеприводных автомобилях зубчатый венец имеет прямые или косые зубья, находящиеся по внешней окружности вала. Этот тип решения проще и дешевле в производстве и эксплуатации (дифференциал объединен с коробкой передач), что объясняет, почему на рынке доминируют переднеприводные автомобили.
См. Также Power Always on Four Wheels, который представляет собой обзор систем привода 4 × 4.
В заднеприводных автомобилях дифференциал спрятан в специальном металлическом корпусе. Его хорошо видно под шасси — между ведущими колесами находится характерный элемент, называемый задним мостом.
Посередине расположена крестовина, на которой установлены шестерни, называемые сателлитами, поскольку они вращаются вокруг этого элемента по ходу движения, заставляя вращаться шестерни, которые в свою очередь передают привод на колеса автомобиля. Если колеса автомобиля вращаются с разной скоростью (например, автомобиль выполняет поворот), сателлиты продолжают вращаться на плечах крестовины.
Нет проскальзывания
Тем не менее, иногда дифференциал трудно осуществить. Это происходит, когда одно из колес автомобиля находится на скользкой поверхности, например, на льду. Тогда дифференциал передает почти весь крутящий момент на это колесо. Все потому, что колесо с лучшим сцеплением должно использовать больший крутящий момент, чтобы преодолеть внутреннее трение в дифференциале.
Эта проблема была решена в спортивных автомобилях, особенно в полноприводных автомобилях. В таких автомобилях обычно используются дифференциалы с высоким сопротивлением, которые способны передавать большую часть крутящего момента на колесо с лучшим сцеплением.
В конструкции дифференциала используются муфты между боковыми шестернями и корпусом. Когда одно из колес теряет сцепление с дорогой, одно из сцеплений начинает противодействовать этому явлению своей силой трения.
См. также Турбо в машине — больше мощности, но и хлопот. Гид
Однако это не единственное решение в трансмиссии, используемой в автомобилях с колесной формулой 4×4. Большинство этих автомобилей все еще имеют межосевой дифференциал (часто называемый межосевым дифференциалом), который компенсирует разницу в скорости вращения между ведущими осями. Такое решение исключает образование ненужных напряжений в трансмиссии, которые пагубно сказываются на долговечности системы трансмиссии.
Кроме того, межосевой дифференциал также распределяет крутящий момент между передней и задней осями. Для улучшения тяги каждый уважающий себя внедорожник имеет еще и редуктор, т.е. механизм, увеличивающий крутящий момент, передаваемый на колеса, за счет скорости.
Наконец, для самых заядлых внедорожников предназначены автомобили, оснащенные межосевыми дифференциалами и блокировками дифференциалов.
По словам эксперта
Ежи Стащик, механик из Слупска
Дифференциал является постоянным элементом автомобиля, но только при условии его правильной эксплуатации. Например, ему не подаются внезапные старты с визгом шин. Конечно, чем старше автомобиль, тем сильнее изношена его система привода, в том числе и дифференциал. Это можно проверить даже дома. Вам просто нужно поднять ту часть автомобиля, где находятся ведущие колеса. После переключения любой передачи поворачивайте руль в обе стороны, пока не почувствуете сопротивление. Чем позже мы чувствуем сопротивление, тем больше степень износа дифференциала. В случае с переднеприводными автомобилями такой люфт также может свидетельствовать об износе коробки передач.
Войцех Фрелиховский
