Як працюють різні типи диференціалів

0
210

Що необхідно знати про диференціалах та про їхні відмінності в роботі.

Перш ніж приступити до розгляду диференціалів, їх типів і нюанси роботи, спочатку ми з вами звернемося до теорії. Для чого взагалі потрібен диференціал на сучасних автомобілях і який принцип його роботи?

Як працюють різні типи диференціалів

Диференціал, як говорить теорія, це механічний пристрій з особливим видом планетарної зубчастої передачі, що розділяє момент вхідного вала (в нашому випадку карданного валу) між вихідними валами (півосями) автомобіля, що передає, момент сили з карданного вала на задні півосі в задньопривідному варіанті або безпосередньо від двигуна відразу на півосі в передньопривідному автомобілі так (диференціал у FWD розташований у КПП), що кутові швидкості обертання цих півосей можуть бути різними по відношенню один до одного і колеса автомобіля проходять різний шлях (наприклад, у повороті). Знову ж таки, все з теорії, під час проходження повороту колеса автомобіля проходять по різних траєкторіях, а саме, внутрішньої і зовнішньої, звідси відповідно виходить, що колесо обертається по зовнішньому радіусу проробляє (пробігає) більший шлях, ніж те колесо, яке обертається по внутрішньому радіусу, а значить, і швидкість такого обертання коліс буде різна, тобто швидкість обертового колеса (гірського) по внутрішньому радіусу повинна бути менше тієї швидкості колеса, що обертається по зовнішньому радіусу.

Дивіться також: Що потрібно знати перш ніж їздити по бездоріжжю

В цьому якраз безпосередньо і полягає головне завдання диференціала, тобто правильно розподіляти швидкості обертання валів на виході і відповідно самих коліс.

Призначення диференціала автомобілів:

— дозволяє провідним колесам обертатися з різними кутовими швидкостями;

— нерозривно передає крутний момент від двигуна на ведучі колеса.

Основна проблема, яка з’явилася на зорі автомобільної ери, була вирішена за допомогою застосування диференціала, тепер повороти машині можна проходити більш безпечно і без пробуксовки коліс, а звідси відповідно і без надмірного навантаження на трансмісію, на шини і на самі підшипники коліс. Але зате з’явилася інша незручність.

Як працюють різні типи диференціалів

Найпростіший диференціал має одну яскраву «особливість», завдяки якій він категорично не підходить для складних, екстремальних дорожніх ситуацій.

Коли у провідних коліс 100% зчеплення з дорогою, то все буде йти добре і диференціал виконуватиме свою функцію-просто ідеально, але варто одному з коліс потрапити в ситуацію коли воно (шина) втратить зчеплення з дорогою, або потрапить на інший тип ґрунту або на лід, то почне обертатися саме те колесо, яке втратило зчеплення, а протилежна стоїть на більш чіпкої грунті просто залишиться нерухомим.

Дивіться також: Надлишкова обертальність і недостатня обертальність

Не вдаючись у самі нюанси роботи механізму можна просто констатувати факт, що диференціал не змінює свій крутний момент, він просто перерозподіляє потужність між колесами і така потужність буде завжди більше на те саме колесо, яке обертається швидше. При пробуксовці колеса опір його і крутного моменту буде мінімальним, а значить буде надзвичайно малим і крутний момент передається з самого двигуна безпосередньо на колесо, а значить і на протилежному колесі цей крутний момент буде йому відповідати, тобто він буде мінімальним.

Особливо видно і дуже помітні недоліки цього класичного диференціала на спортивних автомобілях з великою потужністю, а також і на повнопривідних машинах, які розраховані на їзду по бездоріжжю.

У цьому зв’язку інженери і автовиробники більшості автокомпаній почали шукати нове рішення з цією проблемою. З’явилася велика кількість (різних видів пристроїв) диференціалів. Основні види таких нам хотілося б освятити в даній статті. А також нам хотілося б розповісти своїм читачам про основні переваги та конкретних недоліки тих чи інших видів цих пристроїв, і ще, на яких сучасних автомобілях можна зустріти сьогодні той чи інший тип диференціалів.

Вільний диференціал (Open Differential).

Як працюють різні типи диференціалів

Суть його роботи.

Розділяє крутний момент двигуна на дві осі, кожна з яких здатна обертатися з різною швидкістю.

Недоліки.

При втрати зчеплення колеса з дорогою крутний момент на протилежному колесі теж знижується (падає). У гіршому варіанті, у застряглого автомобіля одне колесо буде вільно обертається, в той час, як протиставлених з кращим зчепленням не зможе просто передати поверхні (дорозі) досить крутного моменту, щоб зрушити автомобіль з місця.

Сучасні системи управління тягою компенсують це, шляхом застосування гальм до втратила зчеплення колеса. Але даний підхід до проблеми допомагає лише частково, більш складний диференціал, як правило діє швидше і він більш ефективний, ніж той же стандартний тип такого механізму.

Як працюють різні типи диференціалівНа яких автомобілях його можна виявити.

Встановлюється на більшість автомобілів у яких відсутні претензії» на брак великої потужності (вони достатньо потужні), або у яких відсутні амбіції» до будь-якому бездоріжжю (позашляховики), а також на сімейні седани, на кросовери, на міні-вени, на малолітражні машини, і т. д.

Блокується диференціал (Locking Differential).

Як працюють різні типи диференціалів

Як він працює.

При заблокованому диференціалі колеса машини будуть постійно обертатися з рівними швидкостями. В піску, бруду та снігу заблокований диференціал гарантує, що крутний момент продовжить надходити на колеса з більш високою тягою.

Недоліки.

У незаблокированном вигляді цей механізм веде себе точно також, як і вільний диференціал. Блокування диференціала на поверхні з високим рівнем зчіпних властивостей, як наприклад, на тому ж сухому асфальті, ускладнює обертальність автомобіля і може завдати серйозної шкоди автомобільної трансмісії.

Як працюють різні типи диференціалівНа яких автомобілях його можна виявити.

Jeep Wrangler, Mercedes-Benz G-класу, Ram 2500 Power Wagon; опціонально його можна поставити на більшість повнорозмірних позашляховиків і пікапів.

Диференціал (Limited slip Differential). Диференціал підвищеного тертя.

Як працюють різні типи диференціалів

Як він працює.

Диференціал поєднує в собі дві концепції,- вільну і заблоковані системи диференціалів. Він здатний функціонувати більшу частину часу як звичайний диференціал, а в потрібний момент автоматично блокуватися, тобто в той момент, коли відбувається прослизання одного з коліс. Блокування досягається за рахунок вязкостной муфти, або фрикційної муфти, або за рахунок складної системи гидророторного типу. У військових автомобілях ставляться зубчасті або кулачкові самоблокуються диференціали.

Недоліки.

Чисто механічні диференціали підвищеного тертя є реактивними. Тобто, вони не блокуються поки не сталася пробуксовка колеса.

Як працюють різні типи диференціалівНа яких автомобілях його можна виявити.

Nissan 370Z з пакетом Sport (з вискомуфтой), Mazda MX-5 Miata (clutch-type), Scion FR-S/Subaru BRZ (helical gears).

Диференціал з електронним управлінням (Electronically Controlled Limited slip Differential).

Як працюють різні типи диференціалів

Як він працює.

Переваги такого електронного управління в тому, що підвищується тяга в повороті і ступінь блокування диференціала можна налаштувати.

Наприклад, якщо комп’ютер автомобіля визначає, що в повороті у нього (автомобіля) надлишкова обертальність, то він може сильніше заблокувати диференціал для того щоб стабілізувати автомобіль.

Недоліки.

Як і в звичайному диференціалі обмеженого ковзання його крутний момент зміщений у бік і колеса більш повільно обертається.

Як працюють різні типи диференціалівНа яких автомобілях його можна виявити.

BMW M3 і M4, Cadillac ATS-V і CTS-V, Chevrolet Corvette з пакетом Z51, Ferrari 488GTB.

Активний диференціал (Torque vectoring Differential).

Як працюють різні типи диференціалів

Як він працює.

Використовує додаткові редуктора, які підключаються по команді електроніки. Електроніка збирає інформацію з усіх датчиків, а саме, про швидкість автомобіля, про швидкості обертання коліс, про включеній передачі, про кут повороту рульового колеса і про безліч інших параметрів.

Здатний дозовано відправляти крутний момент до кожного з ведучих коліс.

З активним диференціалом автомобіль може проходити повороти на великих швидкостях.

Недоліки.

Системи активного диференціала важкі, досить складні і дуже дорогі, вони збільшують витрату палива автомобіля.

Як працюють різні типи диференціалівНа яких автомобілях його можна виявити.

Audi S4, S5 і S6; BMW X5 M і X6 M; Lexus RC F.