Сателлит дифференциала заднего моста

Дифференциал автомобиля: устройство, виды и принцип работы

Интересное механическое устройство, известное человечеству с давних времен. Несколько лет назад ученые считали, что первый механизм, работающий по типу дифференциала, был использован в антикитерском механизме – удивительной находке, поднятой со дна моря, и оказавшейся самым настоящим древним калькулятором для астрономических вычислений. Так что сама идея дифференциала не нова, однако настоящее признание она получила только с появлением первых автомобилей.

Классификация дифференциалов и требования к ним

Дифференциал (на английском differential) — это механизм в системе привода автомобиля, который отвечает за вращение колес одной оси с разными скоростями, что необходимо при прохождении поворотов.

Виды, устройство и принцип работы дифференциала

Дифференциал – это механизм трансмиссии, распределяющий подводимый к нему крутящий момент между приводными валами и позволяющий колесам вращаться с разными угловыми скоростями. Особенно это заметно, когда машина проходит поворот. Дифференциал обеспечивает безопасное и комфортное вождение на сухой дороге с твердым покрытием. Однако если автомобиль покинет ее пределы и продолжит двигаться по пересеченной местности, а также в случае гололеда (и других тяжелых погодных условий) этот механизм может лишить автомобиль возможности передвигаться. О том, что такое дифференциал, как он устроен, в чем его вред для внедорожников и как с этим бороться – пойдет речь ниже.

Сателлит дифференциала заднего моста мтз 50-2403055 поиск в России

Устройство простейшего дифференциала показано на анимации: вращение от двигателя передается через ведущую шестерню главной пары к ведомой шестерне, которая жестко закреплена на корпусе дифференциала. Затем через установленные в корпусе шестерни-сателлиты вращение передается на полуосевые шестерни которые в свою очередь через приводные валы передают вращение колесам автомобиля.

Дифференциал устроен таким образом, что установленные в его корпусе шестерни-сателлиты могут вращаться вокруг своей оси. При движении по прямой вращение от ДВС через ГП передается на корпус дифференциала, он вращаясь передает крутящий момент на колёса через шестерни-сателлиты и полуосевые шестерни, при этом сателлиты в корпусе дифференциала не вращаются вокруг своей оси, так как автомобиль едет по прямой и его колеса проделывают равный путь. Если автомобиль отклоняется от прямолинейного движения и начинает поворачивать мы наблюдаем картину которая изображена на рисунке выше. Как мы можем понять колеса движутся с различной скоростью, внутренне колесо движется по более короткому пути, внешнее соответственно проделывает более длинный путь. Чтобы стало возможным проделать разный путь за одинаковое время колёса должны вращаться с разной скоростью, что и обеспечивает дифференциал. В повороте увеличивается сопротивление вращению у внутреннего колеса, внутренняя полуосевая шестерня вращается медленнее наружной, заставляя сателлиты в корпусе дифференциала поворачиваться вокруг своей оси, позволяя колесам вращаться с разной скоростью. Всем автомобилистам известно что дифференциал отлично справляется со своей задачей пока мы ездим по дорогам и не съезжаем в сторону. Если автомобиль движется по дороге с одинаковым сцеплением никаких проблем нет, но стоит нам съехать с асфальта хотя-бы одним колесом например на лед или просто качественную грязь как мы просто не сможем сдвинуться. В этом случае колесо с плохим сцеплением с дорогой начнет бодро и весело вращаться в воздухе раскидывая грязь, второе колесо которое стоит на асфальте при этом и не подумает пошевелиться, думаю многие попадали в подобную ситуацию.

Коэффициент блокировки (КБ) — соотношение крутящего момента на отстающем колесе к моменту на забегающем колесе. Его величина для симметричного дифференциала всегда равна 1, для дифференциалов повышенного трения — от 1 до 5. Чем больше КБ, тем лучше проходимость автомобиля. То есть при КБ = 3 момент на отстающем колесе будет в три раза больше, чем на буксующем, а при КБ = 5 — в пять раз. Но момент на колесе в эту секунду будет возможным от 20 до 70%, в зависимости от возможности блокирующего механизма.

Дифференциал как часть трансмиссии

Дифференциал в автомобиле — это механизм, распределяющий крутящий момент карданного вала трансмиссии между ведущими колесами передней или задней оси (в зависимости от типа привода), позволяя каждому из них вращаться без пробуксовки. В этом заключается основное назначение дифференциала.

alt=”межколёсный дифференциал” width=”500″ height=”375″ />
Ведуший мост с дифференциалом в разрезе

При прямолинейном движении, когда колеса нагружены одинаково и имеют равную угловую скорость вращения – механизм работает в качестве передаточного звена. Если условия движения изменяются (поворот, пробуксовка) – нагрузка становится неравномерной. У полуосей появляется необходимость вращаться с разными скоростями, и, как следствие, становится необходимым распределить полученный крутящий момент между ними в определенном соотношении. Тогда узел выполняет вторую важную функцию: обеспечение безопасного маневрирования автомобиля.

Схема расположения дифференциала зависит от типа привода автомобиля:

1. Передний привод – картер коробки передач.
2. Задний привод – корпус ведущего моста.
3. Полный привод – корпусы переднего и заднего мостов (для передачи крутящего момента ведущим колесам) или раздаточная коробка (для передачи крутящего момента ведущим мостам).

Дифференциал на автомобилях появился не сразу. Конструкторы первых «самодвижущихся экипажей» были очень озадачены плохой маневренностью своих изобретений. Вращение колёс с одинаковой угловой скоростью во время прохождения поворота приводило к тому, что одно из них начинало буксовать или, наоборот, полностью теряло контакт с дорогой. Инженеры вспомнили, что на ранних прототипах первых автомобилей, снабжаемых паровыми двигателями, было устройство, позволявшее избежать потери управляемости.

Механизм распределения вращающего момента изобрёл француз Онесифор Пеккёр. В устройстве Пеккёра присутствовали валы и шестерни. Через них крутящий момент от мотора поступал к ведущим колёсам. Но даже после применения изобретения Пёккера проблема пробуксовки колёс на поворотах не решилась полностью. Выявились недостатки системы. Например, одно из колес в какой-то момент терял сцепление с дорогой. Сильнее всего это проявлялось на обледенелых участках.

Пробуксовка в таких условиях часто приводила к авариям, поэтому конструкторы надолго задумались над тем, как предотвратить занос машины. Решение было найдено Фердинандом Порше. Он стал изобретателем кулачкового механизма, который ограничивал проскальзывание колёс ведущего моста. Немецкое устройство дифференциала нашло применение в автомобилях Volkswagen.

Назначение механизма

Чтобы понять роль дифференциала, применяющегося в транспортных средствах всех типов, нужно рассмотреть конструкцию обычного планетарного редуктора, передающего усилие от карданного вала двум полуосям. Алгоритм работы агрегата прост:

1. Кардан вращает хвостовик с косозубой шестеренкой на конце.
2. От хвостовика крутится большая планетарная шестерня, соединенная с двумя полуосями.
3. Крутящий момент передается от планетарной шестерни полуосям и закрепленным на концах колесам.

Без дифференциала редуктор поровну распределяет крутящий момент на 2 оси, в результате колеса вертятся с одинаковой скоростью. Такое разделение вполне годится для прямолинейного движения, которое в реальности встречается довольно редко – даже при езде по ровным участкам трассы автомобиль отклоняется от прямой линии.

Чтобы машина идеально прошла поворот, колеса одного моста должны вращаться с разными скоростями, поскольку внешнее катится по более широкой дуге. Простой редуктор, обеспечивающий одинаковое вращение обеих полуосей, на повороте заставит одну шину скользить, вторую – буксовать, что заметно ухудшает маневренность авто.

Справка. Проблема весьма актуальна для внедорожников с постоянным полным приводом. В данном случае крутящий момент делится не только между колесами, но и между осями, вращающими редукторы переднего и заднего моста.

Совмещенный с планетарным редуктором дифференциал нужен для изменения угловых скоростей правого и левого колеса в зависимости от крутизны поворота. Механизм автоматически распределяет крутящий момент на полуоси, позволяя колесным покрышкам совершать разное число оборотов при движении автомобиля по дуге. Без дифференциала нормальная эксплуатация транспортного средства невозможна по таким причинам:

• недостаточная управляемость;
• быстрое истирание шин;
• ускоренный износ деталей редуктора, валов и полуосей.

Зачем нужен дифференциал раздаточных коробок или мостов

Рассмотрим механику движения автомобиля в повороте. Движущееся по внешней дуге виража колесо проходит большее расстояние, чем то, что катится по внутренней стороне. Например, при повороте направо, левый диск вращается быстрее, чем правый, так как ему приходится преодолевать большее расстояние.

Коробка дифференциала призвана решить эту проблему. При движении на высоких скоростях хорошая управляемость – залог безопасности водителя и пассажиров. Если не обеспечить меньшую скорость вращения колеса, находящегося с внутренней стороны поворота, покрышка будет пробуксовывать. Этот фактор не только ускоряет износ авторезины, но и затрудняет управление транспортным средством.

Распределение крутящего момента дифференциалом при движении прямо

Преимущества и недостатки

Основное преимущество дифференциала – это то, что он дал возможность выполнять повороты. Скорость движения каждого колеса на ведущей оси подстраивается под дорожную ситуацию совершенно автоматически, без участия водителя, так что безопасность и маневренность транспортного средства выросли в десятки раз после внедрения этого механизма. Сегодня дифференциал той или иной конструкции используется во всех видах автомобильного транспорта.

Еще одно преимущество – довольно высокая надежность узла. Планетарная передача выдерживает большие нагрузки, а особенности некоторых типов дифференциала еще дополнительно повышают его мощность и стойкость к износу

Основным недостатком можно назвать необходимость использовать механизм блокировки, чтобы автомобиль мог двигаться и по льду, и по сложным дорогам. Ручная, автоматическая или электронная – любой тип блокировки должен применяться обязательно, а это означает, что появляется дополнительный механизм, который может выйти из строя.

И, конечно, нельзя забывать о контроле за техническим состоянием узла. Это еще один узел, в котором нужно менять масло, хоть и не часто, и отслеживать износ деталей. И, кстати, о необходимости этой процедуры многие автовладельцы забывают.

Неисправности коробки дифференциала

Как и любой элемент трансмиссии, коробка дифференциала работает в условиях постоянных механических нагрузок. Со временем в этом узле происходят мелкие неисправности. Если их вовремя не устранять, произойдет крупная поломка.

Наиболее часто в этом узле трансмиссии выходят из строя главная пара, сателлиты, шестерни полуосей и различные подшипники. Как правило, ремонт коробки дифференциала заключается в замене этих элементов. Иногда приходится менять весь узел в сборе.

Незначительные дефекты на поверхности сателлитов, зубьев шестерен полуосей и главной пары можно удалить наждачной бумагой или шлифующим инструментом. Таким же способом можно выправить мелкие повреждения коробки сателлитов дифференциала. Если у вас нет навыков в этой области, лучше обратиться в автосервис. Мастера сделают все быстрее и грамотнее.

Если коробка дифференциала вашего автомобиля функционирует нормально, все-таки стоит подумать о профилактике. Предприняв несложные действия, можно избежать множества проблем, сэкономить время и деньги. Когда меняете или доливаете трансмиссионную жидкость, добавляйте в нее состав «Редуктор» от фирмы Suprotec.

Попав в трансмиссию, средство образует на металлических поверхностях защитный слой. Частично восстанавливаются повреждения, закрываются мелкие задиры и вмятины. Это оптимизирует работу пар трения. Разработка отечественного производителя «Супротек» не изменяет состав смазки, не повреждает резиновые или пластиковые детали. Состав разрешен к применению в дифференциалах любого типа.

Видео

В этом видео показывается, как регулировать редуктор заднего моста. Учебное пособие. Урок 1

Применение дифференциалов в зависимости от их видов

Устройства используют для передачи крутящего момента ведущим колесам и ведущим мостам автомобиля .

Грузовики и легковые автомобили всех типов приводов имеют межколесный дифференциал, передающий вращение колесам. Межосевой дифференциал, распределяющий крутящий момент между мостами, применяют исключительно в полноприводных машинах.

По типу применяемой зубчатой передачи различают следующие виды механизмов:

1. конический;
2. цилиндрический;
3. червячный.

По количеству зубьев шестерен полуосей:

1. симметричный;
2. несимметричный.

Благодаря его свойству пропорционально распределять крутящий момент несимметричный дифференциал с цилиндрической передачей устанавливают между мостами полноприводных автомобилей.

Заднеприводные и переднеприводные автомобили оснащают коническим симметричным дифференциалом.

Червячная передача, являясь самой универсальной, используется во всех типах устройств со всеми приводами.

Устройство

Данный механизм устроен из привычных элементов – устройство аналогично любому планетарному узлу. Можно выделить основные детали – это корпус, червячные шестерни, сателлиты.

Что касается общей концепции, то здесь не очень много отличий, если сравнивать с обыкновенными механизмами. Корпус жестко крепится на ведущем узле трансмиссии. Внутри корпуса установлены сателлиты. Они закреплены на специальных осях. Сателлиты находятся в жестком зацеплении с шестернями полуосей. Шестеренки полуосей закреплены на валы, на которые и передается крутящий момент.

А теперь что касается непосредственно механизма “Торсен”. В данном узле шестерня полуосей имеет винтовые зубья. Это не что иное, как традиционный червячный вал.

Сателлиты представляют собой пару косозубых шестерен. Один элемент этой пары формирует с шестерней полуоси червячную пару. Пара шестеренок-сателлитов может взаимодействовать и между собой за счет прямозубого зацепления. В конструкции имеется целых три сателлита, каждый из которых представляет пару шестерен.

Блокировка дифференциала и система курсовой устойчивости

Чтобы крутящий момент полуосей снова стал одинаковым, нужно блокировать действие сателлитов или обеспечить его передачу от чашки на нагруженную полуось.

Это особенно актуально для машин повышенной проходимости, имеющих полный привод 4Х4. Не только потому что они предназначены для езды по местности с тяжелыми дорожными условиями. Стоит машине, оснащенной тремя дифференциалами (два межколесных, один межосевой), хотя бы в одной из четырех точек потерять сцепление – величина крутящего момента остальных колес устремится к нулевому значению, и машина откажется ехать.

Избежать неприятностей помогает блокировка, которая может быть либо частичной, либо полной (зависит от степени перераспределения усилий между полуосями), а также либо ручной, либо автоматической (зависит от степени контроля со стороны водителя).

Хорошо себя зарекомендовали самоблокирующиеся дифференциалы, распределяющие крутящий момент, учитывая его разность на полуосях или исходя из значений угловых скоростей.

Наиболее сложным совершенным способом устранить недостатки узла является электронная блокировка, реализуемая на базе системы курсовой устойчивости, датчики которой контролирует все необходимые параметры во время движения автомобиля. На основе полученных данных работа автомобиля корректируется автоматически.

Управление блокировкой

Блокировка может устанавливаться на любой автомобильный дифференциал, как межколесный, так и межосевой. При этом в полноприводных авто передний межколесный дифференциал обычно не оснащают блокировкой, чтобы не оказывать влияние на управляемость авто. Задействование же блокировки, если она имеется, может осуществляться в ручном и автоматическом режиме.

Ручное включение подразумевает принудительное блокирование дифференциала, то есть оно задействуется только когда нужно. При этом водитель задействует привод, в результате чего происходит жесткое соединение составных элементов дифференциала между собой.

Привод блокировки может быть:

• механический;
• гидравлический;
• пневматический;
• электромеханический;

Основной недостаток ручного управления крыт в надобности соблюдения условий эксплуатации. Так, заблокированный дифференциал может повредить трансмиссию в случае, когда оба колеса окажутся на дороге с хорошими сцепными свойствами. Такое может произойти, к примеру, когда водитель забыл разблокировать дифференциал в авто после преодоления бездорожья.

Недостатки

Есть и минусы. Это высокая цена, ведь внутри конструкция устроена достаточно сложно. Так как дифференциал работает на принципе терния, из-за этого повышается расход топлива. При всех преимуществах КПД довольно низкий, если сравнивать с похожими системами другого типа. Механизм имеет высокую предрасположенность к заклиниванию, а износ внутренних элементов довольно интенсивный. Для смазки нужны специальные продукты, так как при работе узла выделяется много тепла. Если на одной оси установлены разные колеса, то детали изнашиваются еще более интенсивно.

Как работает самоблокирующийся дифференциал

Самоблокирующийся дифференциал, по сути, представляет собой компромисс между полным блоком и свободным диффом и позволяет снизить пробуксовку колес машины в случае возникновения между ними разницы в коэффициенте сцепления с грунтом. Таким образом, значительно повышается проходимость, управляемость на бездорожье, а также динамика разгона автомобиля, причем независимо от качества дороги.

Самоблок исключает полную блокировку колес, что защищает полуоси от критических нагрузок, которые могут возникнуть на дифференциалах с принудительным выключением.

Блокировка с полуосей снимается автоматически, если при прямолинейном движении скорости вращения колес выравнивается.

Наиболее распространенные проблемы дифференциала

симптом

тип неисправности

рекомендуемая процедура

Воющий гул при движении в нагрузку

Износ ведомой шестерни главной пары

Заменить главную пару

Воющий гул при любом режиме движения

Износ зубцов или оси сателлитов

Заменить сателлиты или ось

Хрумкающий звук, изменяющийся при смене нагрузки

Износ подшипников дифференциала или полуосей

Прослушать на подъемнике, чтобы локализовать неисправность. Заменить подшипники