1. Вільний диференціал (простого типу)
2. Диференціал з жорсткою блокуванням
3. Читайте також
4. Диференціал з віськомуфтой
5. гвинтові блокування
6. дисковий зчеплення
7. активні диференціали

У повороті все колеса автомобіля рухаються по своїй траєкторії. Причому задні крутяться повільніше передніх, а зовнішні до повороту швидше внутрішніх. Але як це можливо, якщо провідні колеса пов'язані один з одним?

Що ж таке диференціал? - Це частина трансмісії, робота якого полягає в розподілі крутного моменту суворо порівну між провідними колесами одного моста (за умови прямолінійного руху автомобіля, а також при однаковому діаметрі коліс, зчепленні з дорогою і тиску в шинах), а межмостового диференціала - в розподілі крутного моменту між провідними мостами, - порівну або в оптимальній пропорції (несиметричний диференціал).

Вільний диференціал (простого типу)

Внутрішній устрій диференціалів буває різним, а найбільшого поширення набув відкритий або, по-іншому, вільний диференціал. Це чисто механічний пристрій відрізняється простотою (зазвичай в ньому всього чотири конічних шестерні), компактністю і повністю відповідає своїй назві: тобто ділить крутний момент в фіксованому співвідношенні (зазвичай 50:50) і ніяк не перешкоджає обертанню вихідних валів з різною швидкістю. Але тут-то і прихована небезпека: якщо одне з коліс потрапляє на слизьку поверхню і забуксує, то без тяги залишиться і друге колесо, а сам автомобіль не зможе зрушити з місця. Знайома картина?

Від цього недоліку позбавлені блокуються диференціали. На відміну від вільних, вони вже з деяким зусиллям намагаються уповільнити випереджаюче по швидкості вал, збільшуючи крутний момент на відстаючому. І хоча звучить це дещо складно, насправді принцип роботи подібних пристроїв простий: проворачиванию валів відносно один одного перешкоджає виникає між ними сила тертя, і чим вона більше, тим більшою мірою крутний момент зміщується в бік відстає вала.

Диференціал з жорсткою блокуванням

Крайній випадок - диференціал з жорсткою блокуванням, який по команді водія може намертво з'єднати вихідні вали один з одним, повністю виключивши прослизання окремих коліс на бездоріжжі. У «вільному» ж стані, коли блокування відключена, він нічим не відрізняється від відкритого диференціала, тобто забезпечує таку ж незалежність обертання валів.

Подібні моделі досить широко поширені: можливість передати на один вал всі 100% крутного моменту двигуна досить затребувана в середовищі позашляховиків, де диференціали з жорсткою блокуванням зустрічаються як в якості межколесних, так і міжосьових.

У той же час, далеко вийти за позначені межі цим диференціалом не судилося, адже на асфальті блокування потрібно кожен раз відключати, інакше трансмісія буде відчувати надмірні навантаження в поворотах. А значить, автомобіль залишається беззбройний проти ковзання коліс на несподівано виникли слизьких ділянках дороги.

Читайте також

Диференціал з дисковою блокуванням

Зрозуміло, це не годиться для потужних легкових машин, здатних провернути колеса навіть на асфальті - для них існують різні самоблокувалися диференціали.

Наприклад, механізми з дисковою блокуванням, часто застосовуються в автоспорті і на форсованих версіях дорожніх машин. Влаштовані вони майже так само, як і вільні диференціали, але вали в них пов'язані один з одним за допомогою пружних фрикційних. Тобто в разі пробуксовки дискова блокування може додати на відстає вал лише стільки ньютонометров, скільки фрікціони здатні витримати до початку проковзування. Як правило, це зовсім небагато - всього кілька десятків Нм, що дозволить компенсувати лише незначне падіння крутного моменту, наприклад, при попаданні колеса на запорошений або мокрий асфальт.

А що заважає збільшити силу тертя фрикційних? Проблема в тому, що, будучи постійно підібраними, ці фрікціони перешкоджають вільному обертанню коліс в повороті, що веде до прискореного зносу шин, самого диференціала і неоднозначно позначається на керованості.

Диференціал з віськомуфтой

Цих недоліків позбавлені диференціали, що блокуються віськомуфтой. В даному випадку перерозподіл крутного моменту виникає не в результаті тертя фрикційних, а за рахунок властивостей особливої ​​рідини на силіконовій основі, яка "вміє" укріпляти при нагріванні. У неї поміщається два набору пластин, кожен з яких пов'язаний зі своїм вихідним валом диференціала. І поки автомобіль рухається без пробуксовок, а, відповідно, і різниця в швидкості обертання валів невелика, муфта себе жодним чином не проявляє, але, як тільки один вал починає істотно обганяти інший, пластини збивають рідину, її тиск і температура зростають, в'язкість підвищується - і вискомуфта гальмує вал. При цьому опір може бути настільки велика, що блокування стає практично жорсткої - на кожен вал може передаватися 100% крутного моменту!

Чому ж тоді вискомуфту не часто зустрінеш на позашляховиках? Для цього є дві причини: перша - це схильність до перегріву під час тривалої пробуксовки, друга - затримка спрацьовування, адже на нагрів рідини потрібен час. Останнє насторожує і виробників потужних легкових автомобілів: повільність не йде на користь керованості. Але є і ті, кому все ж вдається досягти відмінних їздових характеристик: це і Subaru Impreza, і Nissan 370Z, Nissan Cefiro і повнопривідний Lexus IS.

гвинтові блокування

Куди більш досконалими є диференціали з гвинтовою блокуванням, зокрема Torsen і Quaife. На відміну від всіх попередніх, створених за принципом "відкритий диференціал з конічними шестернями + блокування", ці моделі влаштовані зовсім інакше. Особливість в хитрих черв'ячних передачах: коли на одному з валів падає крутний момент, шестерні починає розклинювати і момент тут же перекидається на іншу вісь. Тобто диференціал навіть не чекає початку проковзування колеса - він реагує на погіршення зчеплення з дорогою! При цьому чим сильніше водій тисне на газ, тим "жорсткіше" зв'язок між валами: в межі на одну вісь може доводиться до 80% крутного моменту. Виходить, що диференціал "затискається" тоді, коли треба - в момент розгону, а під скидання газу ніяк не заважає незалежному обертанню валів.

Ступінь блокування диференціала Torsen визначається кутом нарізки зубців на черв'ячної передачі. Однак чим жорсткіше блокування, то все більше вона спрацьовує, а тому на практиці Torsen забезпечує тільки чотирикратну різницю в моменті, що крутить між валами.

Настільки логічне поведінку і блискавичну швидкодію в нагоді в абсолютно різних областях: ці диференціали можна зустріти і на швидкісних автомобілях Audi з повним приводом Quattro, і на визнаному позашляховику Toyota Land Cruiser.

Недолік же у подібних пристроїв один - безпорадність проти діагонально вивішування, адже розклинення шестерень можливо тільки при наявності хоч якоїсь сили опору на прослизає колесі. У тих же умовах диференціал з дисковою блокуванням буде хоч якось намагатиметься допомогти, а вискомуфта, "схопившись" після кількох Проворотов колеса, і зовсім передасть велику частину моменту на протилежний вал.

дисковий зчеплення

Виходить, що всі диференціали - це певний компроміс між прохідністю і керованістю? Так, але так тривало лише до тих пір, поки електроніка, нарешті, не добралася і до цього вузла автомобіля. Сталося це в середині 80-их років, коли Mercedes і Porsche майже одночасно оснастили свої моделі диференціалами з електронноуправляемий багатодисковими зчепленнями. Конструктивно вони нагадували механізми з дисковою блокуванням, але фрікціони в них піджимає вже не пружиною, а гідроприводом, який по команді блоку управління міг послаблювати або навпаки посилювати натяг.

В результаті характеристики диференціала стали визначатися з точками програмного коду, а конструктори отримали величезні можливості для настройки. Наприклад, для кращої маневреності можна послаблювати зв'язок між валами на вході в поворот, а, потім, на виході, навпаки затискати зчеплення для максимально ефективного розгону. Можна і повністю заблокувати диференціал, і тоді автомобілю не страшно ніяке діагональне вивішування.

Здавалося б, у такого диференціала немає слабких місць. Але, як і всі інші, він перерозподіляє крутний момент, вирівнюючи частоту обертання валів. А що якби диференціал навпаки змушував би один вал обертатися швидше іншого? Адже тоді він міг би додати момент на зовнішнє до повороту колесо і тим самим допомогти "заправити" автомобіль на дугу ...

активні диференціали

Так з'явилася ідея активного диференціала - найдосконалішого на даний момент. Піонером у цій галузі є Mitsubishi, що оснастила їм свій Lancer Evolution. Взявши за основу звичайний відкритий диференціал, японці додатково з'єднали вихідні вали через дві передачі - підвищує і знижує, включенням яких управляє електроніка за допомогою мокрих зчеплень. Таким чином, задіюючи ту чи іншу передачу, комп'ютер може змусити один вал крутиться швидше або повільніше іншого! Зусилля ж, а точніше величина перекидати крутного моменту, регулюється зміною ступеня

прослизання зчеплення.

Активний диференціал встановлюється на задню вісь автомобіля, наділяючи його небаченою стійкістю в поворотах: там, де будь-який інший у відповідь на додаток газу вже давно б "повис" в заметі, автомобіль з таким диференціалом лише активніше угвинчується у віраж. Не страшно і бездоріжжя - якщо забуксувало одне колесо, то друге буде прагнути обертатися ще швидше.

За матеріалами: autotechnic.su

Читайте також