Автомобилен диференциал: устройство, неизправности и метод за избор

Техническата документация на пълноценни джипове, някои кросоувъри и градски автомобили със задвижване на четирите колела съдържа фразата "заключване на диференциала". Нека да разберем какво представлява, какво е предназначението му в автомобила, как работи, а също и как да изберем нов, който да замени неуспешния.

Какво е машинен диференциал

Диференциалът в автомобила е трансмисионен елемент. Той осигурява независимо въртене на задвижващите колела, но в същото време предава същия въртящ момент на всяко от тях.

Този елемент е особено важен за стабилността на автомобила в завои. От физиката знаем, че при завъртане колело от вътрешната страна на полукръг изминава по-кратък път от колелото от външната страна на кръга. При задвижваните колела това изобщо не се усеща.

Що се отнася до задвижващите колела, ако нямаше диференциал в трансмисията, всеки автомобил би загубил значително стабилност по време на завои. Проблемът е, че външните и вътрешните колела трябва да се въртят с различна скорост при завиване, за да се запази сцеплението. В противен случай едно от колелата би се плъзнало или хлъзнало.

Диференциалът е монтиран на задвижващия мост. В случай на превозни средства с задвижване на четирите колела (SUV или 4x4 клас), този механизъм се предлага на всички оси.

При някои автомобили диференциалът е заварен специално, за да поддържа колата да се носи. Пример за това са рали колите със задвижване на двете колела със заварен диференциал. За редовното градско шофиране обаче е по-добре да се използва фабричен диференциал или, както се нарича още, отворен диференциал.

Диференциална история и цел

Дизайнът на диференциала се появи почти едновременно с началото на производството на превозни средства, оборудвани с двигател с вътрешно горене. Разликата беше само няколко години.

Първите автомобили бяха толкова нестабилни около завоите, че инженерите трябваше да се озадачат как да прехвърлят една и съща тяга към задвижващите колела, но в същото време да ги направят, за да могат да се въртят с различна скорост в завоите.

Въпреки че не може да се каже, че самият механизъм е разработен след появата на автомобили с двигатели с вътрешно горене. Факт е, че за решаване на манипулацията на първите автомобили е взета назаем разработка, която преди това е била използвана на паравози.

Самият механизъм е разработен от инженер от Франция - Onesifor Pekker през 1825 година. Фердинанд Порше продължи работата по приплъзващото колело в колата. В сътрудничество между неговата компания и ZF AG (Фридрихсхафен) е разработен диференциал на гърбицата (1935).

Масовото използване на LSD диференциали започва през 1956 г. Технологията е използвана от всички производители на автомобили, тъй като отваря нови възможности за четириколесни превозни средства.

Диференциално устройство

Диференциалът се основаваше на планетарна скоростна кутия. Обикновената скоростна кутия се състои от две зъбни колела, които имат различен брой зъби с еднакъв размер (за постоянна мрежа).

Когато по-голямата предавка се върти, по-малката прави повече обороти около оста си. Планетарната модификация осигурява не само предаването на въртящ момент към задвижващата ос, но и го преобразува, така че скоростите на задвижващия и задвижващия вал са различни. В допълнение към обичайната скоростна кутия в планетарните редуктори се използват няколко допълнителни елемента, които взаимодействат с три основни.

Диференциалът използва пълния потенциал на планетарните редуктори. Поради факта, че такъв механизъм има две степени на свобода и ви позволява да променяте предавателното число, такива механизми се оказаха ефективни за осигуряване на стабилност на задвижващите колела, въртящи се с различни скорости.

Диференциалното устройство включва:

• Диференциален корпус или чаша. Цялата планетарна предавка и зъбни колела са фиксирани в нея;
• Полуосни зъбни колела (най-често се използва слънчев тип). Получаване на въртящ момент от сателитите и предаване към задвижващите колела;
• Задвижвани и задвижващи предавки на главния трансфер;
• Сателити. Те функционират като планетарни зъбни колела. Ако колата е лек автомобил, тогава ще има две такива части в един механизъм. В джипове и камиони планетарната предавка има 4 спътника.

Диференциална схема на работа

Има два вида такива механизми - симетричен и асиметричен диференциал. Първата модификация е способна да предава въртящ момент на оста на вала равномерно. Работата им не се влияе от ъгловите скорости на задвижващите колела.

Втората модификация осигурява регулиране на въртящия момент между колелата на задвижващата ос, ако те започнат да се въртят с различни скорости. Често такъв диференциал е монтиран между осите на превозното средство на всички колела.

Повече подробности за режимите на работа на диференциала. Механизмът работи по различен начин в такива ситуации:

• Колата върви направо;
• Колата прави маневра;
• Задвижващите колела започват да се плъзгат.

Ето как работи диференциалът:

Как работи диференциалът autostuk.ru?

С право движение

Когато колата върви направо, сателитите са просто връзката между зъбните колела. Колелата на автомобила се въртят със същата скорост, така че чашата се върти като единична тръба, която свързва двата оста на вала.

Въртящият момент се разпределя равномерно между двете колела. Оборотите на колелата съответстват на оборотите на зъбното колело.

При завиване

Когато машината маневрира, колелото във външния радиус на завъртане прави повече обороти от това във вътрешния радиус на завъртане. Вътрешното колело среща голямо съпротивление, тъй като въртящият момент за външното колело се увеличава и пътят не му позволява да се върти със съответната скорост.

В този случай сателитите влизат в игра. Зъбното колело на вътрешния вал на оста се забавя, поради което планетарната предавка в чашата започва да се върти в обратна посока. Този механизъм ви позволява да поддържате стабилността на автомобила дори при тесни и тесни завои. Той също така предотвратява прекомерното износване на колелото за забавяне.

При подхлъзване

Третата ситуация, при която диференциалът е полезен, е приплъзването на колелото. Това например се случва, когато колата попадне в кал или се движи по лед. В този режим диференциалът работи на съвсем различен принцип, отколкото при завиване.

Факт е, че при подхлъзване окаченото колело започва да се върти свободно, което води до загуба на въртящ момент на колелото, което има достатъчно сцепление с пътната настилка. Ако диференциалът работеше в режим на завиване, попадайки в кал или лед, колата щеше да спре напълно, тъй като сцеплението щеше да бъде напълно загубено.

За да премахнат този проблем, инженерите са разработили диференциал с ограничено приплъзване. Ще говорим за работата му малко по-късно. Първо, струва си да се разгледат съществуващите модификации на диференциалите и техните различия.

Диференциални типове

Ако автомобилът има един задвижващ мост, той ще бъде оборудван с диференциал с напречна ос. Превозното средство със задвижване на всички колела използва централен диференциал. При автомобилите с предно предаване този механизъм се нарича още преден диференциал, а моделите в автомобилите със задно предаване се наричат ​​заден диференциал.

Тези механизми са разделени в три категории според вида на зъбните колела:

• Коничен диференциал;
• Диференциал на червячна предавка;
• Цилиндричен диференциал.

Те се различават помежду си по формата на главните и аксиалните зъбни колела. Конични модификации са инсталирани в превозните средства с предно и задно задвижване. Цилиндричните се използват при моделите със задвижване на всички колела, а червячните предавки са подходящи за всички видове трансмисии.

В зависимост от модела на автомобила и пътните условия, в които се експлоатира превозното средство, ще бъдат полезни следните видове диференциали:

1. Механична блокировка;
2. Самоблокиращ се диференциал;
3. Електрическо блокиране.

Механично заключени диференциали

При тази модификация сателитите се блокират от самия водач с помощта на специални превключватели на колелата. Когато машината е в права линия или се върти, диференциалът ще работи нормално.

Веднага щом автомобил се удари в път с нестабилна повърхност, например, влезе в гора с кал или заснежен път, водачът премества лостовете в желаното положение, така че сателитите да бъдат блокирани.

В този режим планетарната предавка не работи, а колата по принцип е без диференциал. Всички задвижващи колела се въртят със същата скорост, което предотвратява приплъзване, а сцеплението се поддържа на всички колела.

Такива механизми имат по-просто устройство и се инсталират на някои бюджетни джипове, например в местните UAZ. Тъй като гумите не се износват прекомерно при бавно каране през калта, този дизайн не вреди на гумите на автомобила.

Самозаключващ се диференциал

В тази категория има няколко вида механизми. Примери за такива устройства са:

• LSD. В такива скоростни кутии, при прекалено голямо въртене на един от валовете на оста, сателитите се заключват автоматично. Това предпазва стабилното колело от загуба на сцепление;
• Вискозен съединител. Тези различия използват вискозно вещество на основата на силикон. В хладно състояние той остава в течно състояние. Веднага след като започне да се нагрява и смесва, свойствата на веществото се променят и то придобива лепкава структура, което увеличава вискозитета му. Тази характеристика се увеличава с увеличаване на разликата във въртенето на валовете на оста. Вискозните съединители имат няколко съществени недостатъка. Първо, те не се ремонтират. Когато веществото загуби свойствата си, целият блок трябва да бъде заменен. На второ място, блокирането възниква, когато има силно приплъзване на колелото, така че колата не винаги се справя ефективно с офроуд условия. Въпреки тези недостатъци, механизмът се различава в бюджетната цена. Повечето евтини кросоувъри са оборудвани с точно такива диференциали.
• Торсен. Торсът използва червячна брава. Когато коефициентът на въртящ момент на един вал на ос се увеличи или намали по отношение на другия вал, блокировката се активира. Тази технология се използва например в автомобилите на Audi. Устройството може да се класифицира и като механично блокирани механизми. Счита се за най -надеждния от всички видове диференциали и се отличава със своята простота. Поради тази причина те са скъпи.

Електрическо блокиране

Такива диференциали са свързани с електрониката на автомобила. Те се считат за най-скъпите, тъй като имат сложна структура и блокиращо устройство. Този механизъм е свързан с ECU на автомобила, който получава данни от системи, които следят въртенето на колелата, като ABS. При някои превозни средства автоматичното заключване може да бъде деактивирано. За това има специален бутон на контролния панел.

Предимството на електронните опции е, че те ви позволяват да зададете няколко степени на блокиране. Друг плюс на такива механизми е, че те перфектно помагат за справяне с прекомерното управление. При такива модели въртящият момент се прилага към зъбната предавка, която се върти с по-ниска скорост.

Повече за заключването на диференциала

Всеки диференциал с напречна ос има значителен недостатък - въртящият момент автоматично се подава към колелото, което се върти по-силно. Поради това второто колело, което има достатъчно сцепление, губи сцепление. Поради тази причина такава скоростна кутия няма да даде възможност за самостоятелно излизане от калта или снежната преспи.

Както бе споменато по-рано, проблемът се решава чрез блокиране на спътници. Има два режима на блокиране:

• Пълното блокиране се извършва поради факта, че всички елементи на скоростната кутия са здраво свързани. Това гарантира, че колелото с най-добро сцепление получава достатъчен въртящ момент;
• Частично блокиране е възможно чрез промяна на фактора на блокиране. Когато автомобилът се движи по права линия, този коефициент е 1. Веднага след като сателитите се заключат в симетричния диференциал, този фактор се променя от 3 на 5. В този случай въртящото се колело продължава да се върти, но получава по-малък въртящ момент.

Ето видео за това защо диференциалът е блокиран:

Защо да блокираме диференциала на SUV и какво е това

Диференциални неизправности

Като се има предвид, че конструкцията на всеки диференциал използва взаимодействието на зъбни колела и оси, такъв механизъм е податлив на бързо износване и повреда. Елементите на планетарната предавка са под сериозно натоварване, поради което без подходяща поддръжка те бързо ще се провалят.

Въпреки че зъбните колела са изработени от трайни материали, механизмът си струва да се обърне внимание, ако има повишен шум, почукване и вибрации по време на шофиране, които не са били там преди. Тревожен момент е и изтичането на смазка. Най-лошото от всичко, ако механизмът е задръстен. При правилна поддръжка обаче това рядко се случва.

Трябва да се свържете с автосервиз веднага щом се появи теч на масло от корпуса на скоростната кутия. Можете сами да проверите възела. В допълнение към визуална проверка след пътуване, можете да проверите температурата на маслото в кутията на редуктора. При нормална работа на механизма тази цифра ще бъде около 60 градуса. Ако диференциалът се загрява много повече, тогава трябва да потърсите съвет от специалист.

Нивото и качеството на смазката трябва да се проверяват като част от рутинната поддръжка. Всеки производител на трансмисионно масло установява свои собствени разпоредби за неговата подмяна. Не пренебрегвайте тази препоръка, тъй като маслото може да съдържа малки абразивни частици, които ще увредят зъбите на зъбното колело, както и да унищожат масления филм, който предотвратява триенето на метални части.

Ако в резултат на визуална проверка е забелязан теч на централния диференциал или се наблюдава подобен проблем при аналози на автомобил с предно предаване, масленото уплътнение трябва да бъде заменено. Намаляването на нивото на смазката води до повишено триене на частите, което значително намалява експлоатационния живот на устройството. Работата на редуктора на сухо прави сателитите, лагерите и аксиалните предавки неизползваеми.

Самодиагностиката на диференциала се извършва, както следва. Първо вдигнете крик на задвижващата ос на автомобила. Трансмисията е преместена в неутрално положение. Едно колело се върти първо в едната, а след това в другата посока. Същата процедура се прави и с второто колело.

При работещ диференциал колелата ще се въртят без луфт и шум. Също така, някои неизправности могат да бъдат отстранени сами. За да направите това, скоростната кутия се отстранява, разглобява и всички нейни елементи се измиват в бензин (за идентифициране на дефектни петна). По време на тази процедура можете да намерите реакцията на спътниците и развитието на зъбните колела.

Износените елементи се премахват и вместо тях се инсталират нови части. По принцип сателитите, лагерите и маслените уплътнения подлежат на подмяна, тъй като те се провалят по-бързо. Сателитите се регулират чрез избор на предавки с минимален просвет между зъбите.

Ето още едно видео за това как да регулирате предварителното натоварване на диференциалния лагер:

Регулиране на напрежението на диференциалния лагер

Намиране на нов диференциал

Въпреки факта, че междуколесен или централен диференциал е лесно да се намери на пазара на авточасти, цената му е доста висока (нова част може да струва от стотици до хиляди долари). Поради тази причина повечето автомобилисти рядко се съгласяват на пълна подмяна на механизма.

Нов механизъм или отделните му елементи могат да бъдат намерени по същия начин като обикновените авточасти. Най-лесният начин е да отидете в магазин и да поискате конкретна част за дадено превозно средство. Това обаче важи, ако превозното средство не е модернизирано. В противен случай детайлът се избира според сглобяемия код или според модела на автомобила, от който е премахната резервната част.

Най-добре е да търсите част по данни за автомобила, а не по код на продукта, тъй като тези символи могат да бъдат намерени само след демонтиране на механизма. Този възел има много модификации. Дори за една и съща марка автомобил могат да се използват различни диференциали.

Предвид този момент е изключително трудно да се намери идеалният аналог от друга кола. Що се отнася до закупуването на диференциал на вторичния пазар, това остава на опасност и риск от самия собственик на автомобила, тъй като никой няма да разглобява и проверява състоянието на частта. Това увеличава риска от закупуване на силно износен механизъм.

Обобщавайки, струва си да се каже, че без диференциал е невъзможно да се създаде безопасна и ефективна кола, въпреки че феновете на усукване на стотинки на сух асфалт ще спорят с това.

Въпроси и отговори:

Какво е диференциал в колата с прости думи? Това е механичен елемент, който е монтиран между осите на задвижващите колела. Въртящият момент се предава към корпуса на диференциала през кардана и след това се подава към колелата чрез независими предавки.

За какво е диференциал в колата? Този механизъм осигурява предаването на въртящия момент към задвижващите колела, но при извършване на маневри или при шофиране по неравности, позволява на колелата да се въртят с различни скорости.

Къде е диференциала в колата? Този механизъм е монтиран на задвижващия мост между осите. При XNUMXWD и plug-in XNUMXWD модели, той е инсталиран на всяка ос.

Коя кола има централен диференциал? Всички автомобили са с напречен диференциал (стои между полуосите). Централният диференциал се използва само при модели автомобили със задвижване на всички колела (монтиран е между осите).