что такое межколесный дифференциал

Устройство, принцип работы и схема межколесного дифференциала

Назначение

В автомобильной трансмиссии одной из самых важных деталей является дифференциал. Его задача состоит в том, чтобы правильно распределять и изменять крутящий момент двух потребителей, которые имеют различную угловую скорость.

Работа дифференциала заключается в том, чтобы давать правильные сигналы колёсам от коробки передач и напрямую от двигателя. Данный автомобильный узел имеет планетарное строение, что позволяет ему выполнять свою работу, даже если количество оборотов колёс в один промежуток времени имеет различие. Такое возможно, когда авто входит в поворот или начинает буксовать.

Дифференциал позволяет ведущим колёсам автомобиля вращаться с различной угловой скоростью

При всех достоинствах у простых вариантов дифференциалов есть и важные недостатки, и самый главный из них следующий: частота вращения на колёса распределяется не только в соотношении 50/50, но может стать и 100/0, когда, например, автомобиль застревает на льду или в грязи.

Наиболее частыми местами для установки дифференциала считаются:

Кроме того дифференциал условно делят на несколько разновидностей:

Существует также разделение дифференциалов по принципу симметричности. Выделяют симметричные и несимметричные узлы. Каждый из типов используется в определённых ситуациях. Несимметричная конструкция используется в полноприводных автомобилях. Дифференциал устанавливается между осями, и даёт различные пропорции крутящего момента на каждую из них. Для симметричного дифференциала подходит установка на главные оси. Это позволяет распределить между двумя колёсами равный крутящий момент.

Работа дифференциала на заднеприводном автомобиле

По месту расположения разделяют межосевой и межколёсный узел. Межколёсный дифференциал устанавливается между двумя колёсами, которые расположены на одной оси. Межосевой дифференциальный узел монтируется строго посередине между двух параллельных осей.

Устройство и принцип работы дифференциала

Для того чтобы определиться, как работает дифференциал в заднеприводной машине необходимо понять, что задняя ведущая ось вращается при помощи карданной передачи. После этого с помощью редуктора осуществляется поворот полуоси с колесом на ней. Дифференциалу удаётся совместить вышеперечисленные задачи так, чтобы колёса могли крутиться с различной скоростью. На автомобилях с передним приводом местонахождение и принцип работы дифференциального узла отличается. В данном случае крутящий момент от коробки передач сразу попадает на узел. После чего оказывается воздействие непосредственно на валы привода. Что касается полного привода, то для того чтобы ТС могло проезжать по разным участкам дорог, требуется не один, а целых три узла: между осями и между колёсами. В остальном принцип действия не отличается от вышеупомянутых.

Элементы, которые в дифференциале считают основными, это:

Сателлиты по своему строению похожи на планетарный редуктор. Основная функция сателлитов заключается в том, чтобы совмещать корпус и полуосевую шестерню. Шлицы соединяют корпус и шестерню с теми колёсами, которые в автомобиле используются в качестве ведущих.

Если шестерни, используемые в дифференциале, имеют разное количество зубьев и разную направленность крутящего момента, то подобные механизмы относятся к несимметричным. В случае когда у шестерёнок одинаковое количество зубьев — дифференциал симметричный.

Корпус — это «оболочка» узла, его основная часть, в которой размещается остальные части механизма.

Устройство, принцип работы и схема межколесного дифференциала

называется механизм трансмиссии, распределяющий крутящий момент двигателя между ведущими колесами и ведущими моста­ми автомобиля. Дифференциал служит для обеспечения ведущим колесам разной скорости вращения при движении автомобиля по неровным дорогам и на поворотах. Разная скорость вращения ведущих колес, проходящих раз­ный путь на поворотах и неровных дорогах, необходима для их качения без скольжения и

буксования. В противном случае повысится сопротивление движению автомобиля, увеличатся расход топлива и износ шин.

Дифференциал, распределяющий крутящий момент двигателя между ведущими колесами автомобиля, называется межколесным. Дифференциал, который распределяет крутящий момент двигателя между ведущими мос­тами автомобиля, называется межосевым.
Межколесный

конический симметричный дифференциал состоит из корпуса, сателлитов, полуосевых шестерен, которые соединены полуосями с ведущими колесами автомобиля. Дифференциал легкового автомобиля имеет два свободно вращающихся сателлита, установленных на оси, закре­пленной в корпусе дифференциала, а у грузового автомобиля — четыре са­теллита, размещенных на шипах крестовины, также закрепленной в корпусе дифференциала.

При прямолинейном движении автомобиля по ровной дороге (рисунок 5.2, а) ведущие колеса одного моста проходят одинаковые пути, встре­чают одинаковое сопротивление движению и вращаются с одной и той же скоростью. При этом корпус дифференциала, сателлиты и полуосевые шес­терни вращаются как одно целое. Сателлиты 3 не вращаются вокруг своих осей, заклинивают полуосевые шестерни 4,

и на оба ведущих колеса пере­даются одинаковые крутящие моменты.

Рисунок 5.2 — Работа дифференциала при движении автомобиля: а — по прямой; б — на по­вороте; 1, 4

— шестерни;
2 —
корпус; 3 — сателлит

При повороте автомобиля (рисунок 5.2, б) внутреннее по отношению к центру поворота колесо встречает большее сопротивление движению, чем наружное колесо, и вращается медленнее, а вместе с ним замедляет свое вращение полуосевая шестерня внутреннего колеса. При этом сателлиты 3 начинают вращаться вокруг своих осей и ускоряют вращение полуосевой шестерни наружного колеса. В результате ведущие колеса вращаются с раз­ными скоростями, что и необходимо при движении на повороте.

При движении автомобиля по неровной дороге ведущие колеса также

встречают разные сопротивления и проходят разные пути. В соответствии с этим дифференциал обеспечивает им разную скорость вращения и качение без проскальзывания и буксования.

Для устранения этого недостатка применяют принудительную блоки­ровку (выключение) дифференциала, жестко соединяя одну из полуосей с корпусом дифференциала. При заблокированном дифференциале крутящий момент, подводимый к колесу с лучшим сцеплением, увеличивается. В ре­зультате создается большая суммарная тяговая сила на обоих ведущих ко­лесах автомобиля. При этом суммарная тяговая сила увеличивается на 20- 25 % во время движения в реальных дорожных условиях.
Устройство и схема ведущего моста автобуса МАЗ-103.

Задний ведущий мост МАЗ-103 (рисунок 5.3.) выполнен по классиче­ской схеме с двойной разнесенной главной передачей и смещенным от по­перечной оси моста коническим редуктором. Он состоит из картера, цен­трального конического редуктора, планетарных колесных передач и коло­дочных тормозов.

Рисунок 5.3 — Ведущий мост МАЗ-103: / — контрольная пробка; 2 —

крышка колесной передачи;
3
— сухарь;
4 —
упор; 5 — ведущая шес­терня;
6-
водило; 7- контргайка;
8 —
подшипники ступицы;
9, 15
— манжеты;
10-
маслоулови­тель;
11
— тормозная колодка;
12-
пружина;
13,17

сферический подшипник;
14
опора ку­лака передняя;
16-
кулак разжимной;
18 —
задняя опора кулака;
19-
масленка;
20 —
регулиро­вочный рычаг;
21 —
кронштейн тормозной камеры;
22
— картер моста;
23
— конический редук­тор;
24 —
контрольный клапан;
25 —
щит тормоза;
26 —
суппорт;
27 —
ось колодки;
28 —
бронзо­вая втулка;
29
— датчик АБС;
30 —
тормозной барабан;
31 —
болт;
32
— цапфа; — сгупица;
34 —
полуось;
35
— ступица ведомой шестерни;
36
— гайка,
37 —
ведомая шестерня;
38
– подшипник;
39
сателлит;
40
ось сателлита

Ведущий мост МАЗ-105 по устройству аналогичен мосту МАЗ-10З и представляет собой зеркальное отражение моста МАЗ-103 относительно продольной оси автобуса.

Колесная передача представляет собой планетарный редуктор, состоя­щий из прямозубых цилиндрических шестерен с внешним и внутренним зацеплением. Ведущая шестерня 5 установлена на шлицах полуоси 34.

подшипниках 38
установлены в гнезда водила
6.
Во­дило жестко связано со ступицей колеса
33.
Ведомая шестерня
37
через ступицу
35
жестко соединена с цапфой
32,
от осевого перемещения ступица удерживается гайкой
36.
Перемещение полуоси
34
ограничивается сухарем
3
и упором
4.
Ступица заднего колеса 33

установлена на цапфе
32
на роликовых ко­нических подшипниках
8.
Регулировка подшипников
8
осуществляется гай­кой
36,
которая стопорится контргайкой 7. Манжеты
9
не допускают попа­дания масла из картера моста к колодочным тормозам. Цапфа
32
крепится к картеру моста болтами
31.
На болты ступицы
33
установлен тормозной ба­рабан
30.
В крышку колесной передачи
2
ввернута контрольная пробка
1
и пробка для слива масла.

Колодочные тормоза размещены между суппортом 26

и тормозным ба­рабаном
30.
Колодки
11
устанавливаются на осях
27
в суппорте
26
на брон­зовых втулках
28
и прижимаются к профилю разжимного кулака
16
стяж­ной пружиной
12.
Кулак
16
установлен в опорах
14
и
18
на сферических подшипниках
13
и
17.
На конце разжимного кулака
16
установлен регули­ровочный рычаг
20
, внутри которого расположен механизм для автоматиче­ского поддержания установленного зазора между колодками 11 и тормоз­ным барабаном
30.
Маслоуловитель 10

служит для сбора и отвода наружу по каналу в сту­пице
33
просочившегося через манжеты
9
масла. Масленка
19
предназначе­на для подвода смазки к сферическим подшипникам опоры разжимного ку­лака, для смазки подшипника передней опоры
14
разжимного кулака и осей колодок
27
на щите тормоза установлены масленки и контрольные клапаны.

в ходе проведения работы, были изучены конструкций шестеренных главных передач, а также их типы, приведена схема и принцип работы межколесного дифференциала автомобилей и автобусов, а также их полу­осей, изучено устройство и схема ведущего моста автобуса МАЗ-103.

Что такое блокировка дифференциала в автомобиле

Блокировка дифференциального узла — это крайне важная функция, которая позволяет на время остановить работу одной из шестерёнок. Это необходимо в том случае, если одно из колёс по каким-либо причинам продолжает крутиться, а второе стоит на месте. Такая ситуация может произойти в случае, когда машина перемещается по неравномерно заледеневшей дороге.

Это интересно! Стоит применять блокировку в случае движения на небольшой скорости по труднопроходимым дорогам. Именно тогда вероятность застрять весьма высока. В других ситуациях блокировать дифференциал не следует, так как автомобиль стремится ехать по прямой и становится практически неуправляемым.

Разновидности механизма по способу блокировки

Временная остановка одного из работающих механизмов спасает не только от пробуксовки, но и от серьёзных проблем с неуправляемыми заносами. Можно заблокировать как колесо, так и половину оси. В зависимости от конфигурации автомобиля устанавливается дифференциал с ручным, самоблокировочным или электронным типом блокировки.

С ручной блокировкой

Дифференциал с ручным способом блокировки считают одним из наиболее примитивных. Отключение в ручном режиме осуществляется при помощи кнопок или рычагов, которые располагаются в салоне автомобиля. Подобный вид чаще всего используется в машинах, которые имеют полный привод, иными словами, во внедорожниках.

Планетарная система принимает форму муфты и блокирует возможность движения сателлитов. Эксперты настоятельно рекомендуют использовать ручную блокировку только после того, как будет выжата педаль сцепления.

Это важно! После блокировки дифференциала следует сбросить скорость на минимум, особенно если в этот момент автомобиль пересекает труднопроходимую местность. После того, как один из узлов заблокируется, будет гораздо сложнее поворачивать, а, значит, транспортное средство будет легче вести по прямой.

Функция ручной блокировки применяется на внедорожниках, которые обладают рамной конструкцией. Желательно использовать ручную блокировку, уже имея хороший стаж вождения, так как управлять таким автомобилем значительно сложнее.

Toyota Land Cruiser 100 является внедорожником, имеющим кнопку блокировки межосевого дифференциала

Транспортные средства, на которых имеется ручная блокировка дифференциала:

Самоблокирующийся

Данный вид узлов хорошо приспособлен к тяжёлым условиям вождения, так как значительно увеличивают проходимость авто. Основной принцип самостоятельной блокировки заключается в том, что определённые условия движения способствуют автоматической блокировке дифференциала. Если разница в полуосях становится слишком значительной, срабатывает механизм насоса, который нагнетает давление масла. После этого пластины начинают сближаться, а скорость колеса снижается. Этот метод позволяет правильно распределить нагрузку на колёса при буксовке или заносе.

Существует множество известных автомобильных самоблокирующихся дифференциалов. Например, узлы фирм Торсен и Квайф. Также примером подобного устройства является модель «speed sensitive». Механизм моментально фиксирует различную скорость вращения осей транспортного средства. Модель автомобиля, где стоит именно этот тип дифференциала — Toyota Rav4 с вискомуфтой. Если одна из осей начинает двигаться с намного большей скоростью, то муфта срабатывает и начинает тормозить движение предотвращая аварийную ситуацию! Как только скорость снижается, сила трения уменьшается и возвращает независимость частям узла.

Работа дифференциала Торсен основана на особенностях работы червячной передачи

На спецтехнике устанавливается другой вариант самоблокирующихся дифференциальных механизмов — кулачковые пары. Примером может послужить «ГАЗ-66». Подобная конструкция значительно увеличивает проходимость машины, однако вполне может создать опасные ситуации, когда дифференциал замыкается самостоятельно. Схема его действия очень проста и понятна: вместо «планетарки» в механизме применяются зубчатые пары. Они вращаются, если в скорости колёс возникают небольшие расхождения, однако если разница увеличиваются, то устройства входят в клин.

С электронным управлением

Блокировка узла в данном случае происходит после передачи датчиками информации в управление. Система управления может не только заблокировать дифференциальный узел, но и автоматически контролировать сцепление и тягу колёс. Датчики контролируют частоту оборотов всех осей, что значительно упрощает задачу управления автомобилем на разных поверхностях дорожного покрытия.

Автоматически блокируемый дифференциал: реальное преимущество или фикция?

У всего есть плюсы и минусы. У межколесного дифференциала его «свобода» является одновременно и плюсом — позволяет колесам вращаться с разной скоростью, и минусом — когда одно из колес буксует, вся тяга мотора уходит в бесполезную пробуксовку. И на бездорожье это очень сильно осложняет жизнь: при диагональных вывешиваниях и просто при движении по пересеченной местности пробуксовка одного из колес передней или задней, а то и сразу обеих осей способна остановить автомобиль на несложном участке…

Для борьбы с данным эффектом существует много средств, начиная от принудительной блокировки, различных способов «самоблокировки» и заканчивая электронными противобуксовочными системами. У них тоже есть свои плюсы и минусы. Жесткая (принудительная) блокировка не имеет себе равных на жестком бездорожье и сложном рельефе, но требует определенного мастерства и понимания процесса, да и устанавливается лишь на самые «профессиональные» внедорожники. Самоблокирующиеся дифференциалы менее требовательны к опыту водителя, но и менее эффективны, особенно если речь идет о том же диагональном вывешивании. Ну а электроника хоть и бывает крайне эффективной (вспомнить хотя бы наше 1-е место в джип-триале в Гродно, где на глине практически все решила «антипробуксовка» Land Rover Defender), но в большинстве случаев не способна работать очень долго. Ведь она использует тормозную систему, а тормоза имеют свойство перегреваться… В общем, у всех есть плюсы и минусы. Но что делать, если в вашем внедорожнике не предусмотрено ни того, ни другого, ни третьего? Искать альтернативные варианты!

ДАК — это аббревиатура: дифференциал автоматический Красикова. И производитель действительно заявляет его как «первый механический дифференциал с полной автоматической блокировкой колес». Как это работает? Обратимся к официальному сайту производителя: «Кинематическая схема ДАКа аналогична схеме классического дифференциала. ДАК — планетарный механизм, роль сателлитов в котором играют шариковые цепочки. При равномерном движении, когда в ДАКе присутствует относительное равновесие сил, шариковая цепочка свободно перемещается вдоль каналов и как сателлит перераспределяет мощность (N=M*w) поровну между колесами. Автомобиль маневрирует, как со свободным дифференциалом. В отличие от дифференциала повышенного трения в этом режиме ДАК не создает сопротивления повороту. При нарушении равенства сил (разные коэффициенты сопротивления на колесах, резкий разгон или торможение двигателем) шариковая цепочка нагружается, соотношение реакций сил в поворотном канале становится таким, что цепочка запирается. Дифференциал блокируется. Принцип блокировки подобен принципу самоторможения червячной передачи. Чем больше нагружаем, тем больше запирается ДАК. Он реагирует не на разницу скоростей вращения колес, а на разницу нагрузок на ведущих колесах и тяги двигателя.»

Что это значит? Это значит, что ДАК в обычном режиме является «свободным» дифференциалом, а когда даешь «газ» — «замыкается», обеспечивая весьма высокую степень блокировки. Которую, кстати, можно выбирать: в зависимости от модификации ДАК может блокироваться на 100% при движении вперед и на 90% при движении назад. Или наоборот, как выберет покупатель. Также сообщается, что устанавливать ДАК можно как на заднюю, так и на переднюю ось. Именно так и поступила со своим демонстрационным Patriot — ДАКи здесь установлены в обеих осях. Проверим, как это работает и что дает.

Начали с обычного Patriot: «вспомнили» его поведение на асфальте. Что сказать? Внедорожник есть внедорожник — крены великоваты, об информативности на руле можно только мечтать, да и рессорная задняя подвеска с зависимым мостом дает о себе знать при любых маневрах: «внутреннее» заднее колесо моментально теряет контакт с дорогой, начинается пробуксовка. И даже если попытаться «дрифтануть», на стандартном Patriot это не получается — все уходит в пробуксовку…

А что «скажет» ДАК? Пока едешь спокойно, на заднем приводе, никаких отличий. Но стоит начать более активные маневры и с «газом» не стесняться, как ДАК тут же проявляет себя! В тех ситуациях, где слегка вывешенное заднее колесо обычного УАЗ начинает буксовать и ускорение падает, Patriot с ДАКом ведет себя совершенно иначе: тяга не теряется, колесо практически не буксует, а сама машина при активном пользовании «газом» легко срывается в настоящий «дрифт»!

При этом — никаких «лишних» звуков, никаких рывков, момент блокировки дифференциала совершенно не ощущается. Но зато хорошо чувствуется его преимущество — задние колеса, похоже, вращаются с одинаковой скоростью. Что же, неплохо, очень неплохо! Поехали на бездорожье!

Поскольку предоставленные для теста Patriot оказались в немного неравной комплектации (на машине с ДАКом стояли еще и покрышки BF Goodrich), испытания в грязи и песке мы сократили до минимума: понятное дело, что колеса здесь тоже помогают, поэтому не совсем ясно, где «работают» они, а где — ДАК. И перешли к главному испытанию для дифференциалов — диагональному вывешиванию.

Обычный Patriot, понятно дело, быстро спасовал. Как только переднее правое и заднее левое колеса потеряли нормальное сцепление с покрытием, машина встала: газуй не газуй, бей по тормозам, пробуй «в натяг» — все бесполезно. Кое-какой эффект давало вращение руля, что позволяло колесам цепляться за «новые» участки покрытия, но в итоге машина все равно не выехала…

А что же ДАК? Честно говоря, поведение машины с самоблокирующимися дифференциалами впечатлило: данную канаву она просто не «заметила»!

И это притом что вопреки инструкциям и советам мы ехали рывками, слегка добавляя «газ», в то время как с ДАКом нужно ехать иначе — на ровном «газу», не сбрасывая оборотов, чтобы дифференциал заблокировался. Но у него получилось отлично! В машине просто не чувствуешь, что колеса вывешиваются, — такое ощущение, что канава стала мельче и УАЗ хватает ходов подвесок, чтобы пройти ее без вывешиваний. Машина не теряет ход — она просто проезжает через канаву без каких-либо заметных усилий.

Но, правда, с весьма странным звуком. Точнее, со звуками. Передний дифференциал во время блокировки издает визгливый возглас, а задний — треск, от которого у любого нормального водителя холодеет внутри… Что это? «Это нормально, ДАК так работает, это не является неисправностью», — успокаивает нас представитель «Внедорожника. Раз нормально, пробуем еще и еще, с остановкой, ходом, на полном, на заднем приводе… И ДАК, каждый раз пугая странными звуками, легко расправляется с коварным препятствием. В какой-то момент нам даже показалось, что мы просто разъездили канаву и вывешиваний больше нет. Берем стандартный УАЗ — все в порядке, колеса вывешиваются, машина останавливается. Значит, ДАК действительно эффективен!

Но насколько надежен? После энного проезда через канаву на заднем приводе сзади раздался еще более душераздирающий скрежет и треск: машина остановилась, заднее вывешенное колесо стало вращаться рывками… Подключаем «передок» — Patriot спокойно выехал из канавы. Выехал, но осадок остался. Позже в Интернете я нашел сотни отзывов о ДАКе, как положительных, так и отрицательных, многие жалуются на надежность узла…

Поэтому мой отзыв о ДАКе будет таким: по надежности сложно что-то прогнозировать без длительного теста с соблюдением определенных правил эксплуатации. Но то, что ДАК работает на бездорожье, работает очень эффективно, — факт. Лично проверял.

Павел КОЗЛОВСКИЙ Видео автора Фото Павла СЛЕПУХИНА ABW.BY

Источник