ЭКСКУРС В ИСТОРИЮ
Первые конструкции, принципом работы напоминающие дифференциал появились в Китае еще до нашей эры. В 1720 году Джозеф Вильямсон использовал дифференциальный механизм в часах. Чуть больше века спустя Ричард Робертс запатентовал дифференциал для дорожной техники. 1897 год: дифференциал впервые установлен на паровой автомобиль Ширера. Начало 80-х годов прошлого века: самоблокирующиеся дифференциалы приходят в автоспорт, а потом постепенно устанавливаются и на гражданские версии. На современных автомобилях распределение крутящего момента по колесам все чаще контролирует электроника.
ЧТО ТАКОЕ ДИФФЕРЕНЦИАЛ
Устройство свободного дифференциала:
1 – шестерни полуосей;
2 – ведомая шестерня главной передачи;
3 – ведущая шестерня главной передачи;
4 – сателлиты;
5 – корпус.
В автомобиле это устройство делит крутящий момент между правым и левым колесами (такой дифференциал называют межколесным) либо между передней и задней осями (межосевой дифференциал). Устройство полезное, например, в поворотах, когда внутреннее колесо вращается медленнее наружного. И одновременно вредное, когда автомобиль беспомощно буксует в грязи или на льду.
Принцип работы дифференциала
Дифференциал — это механизм, который принимает энергию на входе и распределяет её между двумя выходами. Это особенно важно в автомобильной технике, так как дифференциал преобразует вращательное усилие двигателя в крутящий момент, передающийся колесам.
Ключевая особенность дифференциала — способность позволять ведущим колёсам вращаться с разной скоростью, что необходимо для плавного прохождения поворотов.
Основные функции дифференциала:
- Передача мощности от двигателя к колесам.
- Завершение процесса редукции скорости вращения трансмиссии перед передачей на колеса.
- Обеспечение независимого вращения колес при сохранении их привода.
Устройство и расположение дифференциала
Узел устроен по принципу планетарного редуктора. В зависимости от вида и места расположения дифференциалы могут несколько розниться, но принципиальная их схема всегда одинакова: шестерни полуосей и сателлитов находятся в чашке, которая фактически и является корпусом детали. Она жестко соединена с одной из шестерней (ведомой), принимающей на себя крутящий момент, который поступает с ведущей шестеренки главной передачи. С корпуса вращение поступает на полуоси, для этого привлекаются сателлиты. Сами же полуоси обеспечивают возможность вращения ведущих колес. Крутящий момент при этом не претерпевает никаких изменений.
Что касается места размещения узла в трансмиссии, то оно зависит от привода транспортного средства, в частности:
- В автомобилях с задним приводом – в картере заднего моста.
- В полноприводных авто для привода ведущей колесной пары – в картере мостов (переднего и заднего), а для привода ведущих мостов – в раздатке.
- В машинах с передним приводом – в КП.
Почему дифференциал так важен?
При повороте колёса автомобиля проходят разные расстояния: внешние колёса движутся быстрее, чем внутренние. Для ведущих колёс, связанных с трансмиссией, это создает проблему. Без дифференциала они были бы жёстко связаны и вращались с одинаковой скоростью, что затрудняло бы маневры и оказывало значительные нагрузки на элементы трансмиссии.
Дифференциал решает эту проблему, распределяя мощность так, чтобы каждое колесо могло вращаться с нужной скоростью.
Виды дифференциалов
- Открытый дифференциал — самый простой и распространённый тип. Он позволяет ведущим колесам вращаться независимо друг от друга. Однако у него есть недостаток: при потере сцепления одного из колёс общий крутящий момент ограничивается минимальным значением, передающимся на колесо с меньшим сцеплением.
- Самоблокирующийся дифференциал (LSD) — решает проблему открытого дифференциала, перераспределяя крутящий момент между колёсами. Это особенно полезно на скользких поверхностях, таких как лёд или грязь.
- Вязкостная муфта — используется в системах полного привода. Она распределяет крутящий момент между передними и задними колёсами при обнаружении пробуксовки.
- Блокируемый дифференциал — применяется на внедорожниках. Включается вручную или автоматически, жёстко связывая ведущие колёса, чтобы обеспечить их синхронное вращение.
- Дифференциал Torsen — механическое устройство, эффективно распределяющее крутящий момент ещё до потери сцепления колеса. Этот тип популярен в спортивных и полноприводных автомобилях.
Обслуживание дифференциала
Дифференциалы, как и двигатели, нуждаются в смазке. Регулярная проверка и замена масла — важная часть техобслуживания.
Дифференциал — незаменимая часть автомобиля, обеспечивающая манёвренность, комфорт и сохранность элементов трансмиссии. Различные типы дифференциалов подходят для разных условий эксплуатации, будь то городские дороги, сложные внедорожные маршруты или спортивные треки.
