Что такое дифференциал и как работает?

Улучшить проходимость машины, избежать пробуксовки колес помогает механизм, который вращает колеса ведущей оси с разными скоростями. Этот механизм – дифференциал, он входит в конструкцию всех легковых авто.

При повороте или езде по неровностям колеса ведущей оси проезжают отрезки разные по длине. Исключить скольжение шин по дороге можно, если разная скорость вращения колес. Именно эту функцию и выполняет дифференциал.

Что это такое?

Дифференциал – это элемент трансмиссии. Его местоположение меняется в зависимости от привода:

• в картере заднего моста (заднеприводные);
• в КП (переднеприводные);
• в картере заднего и переднего мостов (полноприводные);
• в раздаточной коробке (полноприводные).

В машинах с одной ведущей осью дифференциал крепят между приводами колес, отсюда и название – межколесный. В полноприводных машинах устанавливают между ведущими мостами, его называют межосевой дифференциал.

Схема и виды

Дифференциал построен на основе редуктора. Он состоит из корпуса, сателлитов и полуосевых шестеренок.

На корпус подается крутящий момент от главной передачи, затем передается на сателлиты и шестеренки. Ведомая шестеренка основной передачи фиксируется на корпусе, внутри которого находятся оси и вращаются сателлиты.

От типа зубчатой передачи дифференциал можно разделить на 3 вида:

1. Конический – применяется как межколесный дифференциал.
2. Цилиндрический – между осями в полноприводных машинах.
3. Червячный – закрепляется и между колесами, и между осями.

Через полуоси по полуосевым шестерням на колеса подается крутящий момент. Когда правая и левая шестерни с одинаковым количеством зубьев, это означает, что дифференциал симметричный. В случае с несимметричными дифференциалами, которые находятся между ведущими осями, у них характерное отличие в количестве зубьев.

Радиус колеса и подводимый крутящий момент влияет на силу тяги колеса автомобиля. На динамический радиус колеса влияет такая сила тяги, которая обеспечивает крутящий момент передающийся дифференциалом.

Разгруженное колесо или недостаточное сцепление с дорогой говорит о том, что машина не сможет ехать, так как сила тяги и крутящий момент почти отсутствуют. Такую особенность носит конический дифференциал, который обычно встречается в русских легковушках. Его применяют в виде межколесного и называют симметричным, потому что он равномерно распределяет крутящий момент между колесами.

Получается, если одно колесо имеет недостаточную сцепку с поверхностью, а крутящего момента почти нет, то аналогичная ситуация и со вторым колесом. Это происходит из-за того, что симметричный дифференциал передает одинаковое усилие. Таким образом, когда одно колесо забуксовало, то сила тяги второго станет нулевым, а это отрицательно скажется на проходимости транспорта.

Блокировка дифференциала

Чтобы автомобиль стал более проходимым, используется блокировка дифференциала. Показатели фиксируются в виде коэффициента блокировки. Это такое число, которое рассчитывается в виде соотношения крутящего момента на колесе к запаздывающему по отношению к другому колесу. У симметричных дифференциалов приравнивается к 1. Для дифференциалов высокого трения: с полной блокировкой, многодисковой, торсен, вискомуфт, квайф – коэффициент от 1 до 5.

Как работает симметричный дифференциал

Система функционирует в 3 режимах:

• движение прямо;
• движение в повороте;
• движение по скользкой поверхности.

Колеса автомобиля имеют одинаковое сопротивление от дороги при движении прямо. Главная передача направляет крутящий момент на корпус, провоцируя движение сателлитов. А они передают крутящий момент на колеса в равном соотношении. На осях сателлиты не могут вращаться, поэтому полуосевые шестеренки двигаются с одинаковой угловой скоростью.

Когда машина заезжает в поворот, внутреннее ведущее колесо принимает на себя большую часть сопротивления. Внутренняя полуосевая шестеренка замедляется, что заставляет сателлиты вращаться. Из-за этого увеличивается частота вращения наружной полуосевой шестеренки. И если ведущие колеса двигаются с разной скоростью в момент поворота, колеса не буксуют.

В ситуации, когда машина едет по скользкой поверхности: одно колесо буксует, а второе принимает на себя сопротивление, что делает дифференциал? Он тормозит одно колесо, а буксующее провоцирует работать быстрее. На буксующем колесе сила тяги и крутящий момент очень малы. Получается, что симметричный дифференциал направляет подобную нагрузку и на второе колесо. В итоге, машина не поехала бы дальше, если не блокировка дифференциала. Она нужна для увеличения крутящего момента на колесе, у которого наилучшее сцепление с поверхностью.