Что такое дифференциал в автомобиле (принцип работы, устройство и виды блокировок)

Разновидности автомобильных дифференциалов

Помимо конических, прямозубых и червячных передач, существуют и успешно используются следующие типы дифференциалов: дифференциал с полной блокировкой, дифференциал Торсена, дифференциал Quife, вязкостная муфта.

Дифференциал с полной блокировкой

Дифференциалы этого типа чаще всего используются на грузовиках и внедорожниках. Их запирание активируется и деактивируется непосредственно из салона с помощью специального ключа водителем. Они используются для повышения проходимости автомобилей по бездорожью.

Межосевой дифференциал с блокировкой типа Torsen

Конструкция рабочего узла данной системы состоит из следующих узлов:

1. рамка;
2. шестерня правого приводного вала;
3. левый бортовой редуктор;
4. сателлиты правого и левого полуоси;
5. выходные валы.

Стоит отметить, что дифференциал Torsen имеет самую продвинутую конструкцию.

Принцип действия:

Межосевой дифференциал Torsen состоит из ведомых и ведомых червячных колес, иначе называемых ведущими валами и сателлитами. В такой системе блокировка возникает из-за особенностей работы шестерен данного типа. В штатном состоянии им присваивается определенное передаточное число. Если колеса имеют хорошее сцепление с дорогой и работают плавно, дифференциал будет работать так же, как и симметричный. Но как только происходит резкое увеличение крутящего момента, спутник пытается начать движение в обратном направлении. Червяк приводного вала перегружен, а выходные валы заедают. В этом случае избыточный крутящий момент двигателя передается на другую ось. Максимальная степень перераспределения крутящего момента у дифференциалов Torsen колеблется от 75 до 25.

Самая известная версия этой системы — Audi Quattro Torsen. Это один из самых популярных механизмов в современных конструкциях полноприводных автомобилей. Его неоспоримые преимущества — широкий диапазон передачи крутящего момента, мгновенная скорость отклика и отсутствие негативного воздействия на тормозную систему. Но к недостаткам можно отнести сложность конструкции со всеми вытекающими отсюда последствиями.

Преимущества дифференциалов этой конструкции

У этой конструкции много преимуществ. Этот механизм установлен благодаря тому, что точность его работы чрезвычайно высока, при этом устройство работает очень плавно и бесшумно. Мощность автоматически распределяется между колесами и осями — вмешательство водителя не требуется. Перераспределение крутящего момента не влияет на торможение. Если дифференциал эксплуатируется правильно, в ремонте его нет — водителю нужно лишь периодически проверять и менять масло.

Именно поэтому многие водители ставят на Ниву дифференциал Torsen. Также присутствует система постоянного полного привода и отсутствует электроника, поэтому любители экстрима часто меняют штатный дифференциал на этот агрегат.

Недостатки

Есть и минусы. Это высокая цена, потому что конструкция внутри достаточно сложная. Поскольку дифференциал работает по тернистому принципу, это увеличивает расход топлива. При всех достоинствах КПД довольно низкий по сравнению с аналогичными системами другого типа. Механизм имеет высокую склонность к заклиниванию, а износ внутренних элементов довольно интенсивен. Для смазки требуются специальные продукты, так как при работе агрегата выделяется много тепла. Если на одну ось установить разные колеса, детали изнашиваются еще сильнее.

Дифференциалы Квайф

Отличительной особенностью дифференциалов этого типа является то, что содержащиеся в них сателлиты расположены параллельно оси вращения корпуса (чаши) и в два ряда. Кроме того, во время работы этих агрегатов возникают силы трения, которые при необходимости автоматически блокируются, увеличивая проходимость и тяговое усилие автомобиля. Чаще всего дифференциалы Quife используются для тюнинга автомобилей и внедорожников.

Вискомуфта

Работа этого типа дифференциала основана на том же принципе, что и работа гидротрансформатора. Чаще всего вискомуфты используются в автомобилях с полным приводом и используются для обеспечения соединения передних колес с задними по следующему принципу: при пробуксовке одних из них крутящий момент передается другим, как в результате чего проблема проскальзывания решена. Конструктивно вязкая муфта представляет собой цилиндр, в котором находится пакет металлических дисков с отверстиями, погруженных в вязкую жидкость и соединенных с валами (как моторными, так и ведомыми). В зависимости от температуры изменяется вязкость жидкости, что лежит в основе принципа работы данного агрегата.

Активные дифференциалы

Наиболее популярным и современным решением в области конструирования дифференциального узла стало изобретение активного дифференциала. Идея этого механизма в том, чтобы не тормозить полуоси и колёса, а напротив, разгонять их до большей скорости. С помощью электроники и фрикционных сцеплений колесо, бегущее по внешнему кругу, получает в разы больший момент, чем внутреннее.

Благодаря этому техническому решению прохождение крутых поворотов отличается легкостью и устойчивостью. Это обстоятельство сразу же взяли на вооружение производители спортивных автомобилей. Но до выхода в широкое производство этому типу дифференциалов ещё далеко.

Какие бывают дифференциальные типы?

Это тип дифференциала, который передает крутящий момент от двигателя одинаково на оба колеса. То есть сила тяги на правом колесе и сила тяги на левом колесе всегда одинаковы. Конечно, колеса могут вращаться с разной скоростью. Многие модели седанов, минивэнов и кроссоверов используют классический дифференциал. Он распределяет мощность двигателя между внутренними и внешними колесами для работы на двух разных скоростях. Если происходит потеря крутящего момента на одном из колес открытого дифференциала, это уменьшение, естественно, будет заметно на другом колесе.

Как работает заблокированный дифференциал?

В то время как основная цель дифференциала — заставить колеса вращаться с разной скоростью, заблокированный дифференциал выполняет противоположную задачу. При необходимости это позволяет обоим колесам вращаться с одинаковой скоростью. При активации он передает данные о скорости, поступающей от двигателя, обоим колесам с одинаковой скоростью, позволяя обоим колесам вращаться с одинаковой (или близкой друг к другу) скоростью. Хотя это может показаться странным, причину, по которой часто предпочитают заблокированный дифференциал, можно объяснить следующим образом:

В автомобилях с заблокированным дифференциалом механизм блокировки срабатывает, если одно из колес ударяется о землю, где его трудно повернуть, или если оно проскальзывает. После этого вал, к которому присоединены два колеса, блокируется и начинает вращаться как одно целое. Таким образом, мощность и крутящий момент двигателя равномерно распределяются по колесам. В результате колесо на нормальной земле поворачивается, позволяя другому колесу избавиться от заноса, и автомобиль освобождается от застрявшего места.

Заблокированный дифференциал часто путают с блокировкой дифференциала. Однако особенности у них разные. Заблокированный дифференциал часто встречается на пикапах и некоторых внедорожниках. Имеет ограниченное скольжение. Это гарантирует, что колеса не застрянут на некоторых поверхностях, таких как песок, грязь и лед, вращаясь с одинаковой скоростью. Он работает как открытый дифференциал даже при выключенной блокировке. Блокировку дифференциала часто можно увидеть в автомобилях 4X4, она подходит для самых сложных условий местности. Он обеспечивает полную блокировку колес и максимальную тягу на всех типах поверхностей. Еще один момент, который следует учитывать при блокировке дифференциала, заключается в том, что не следует забывать, что при включении поворотов невозможно безопасно поворачивать. Поскольку внутреннее и внешнее колеса будут вращаться с одинаковой скоростью, характеристики управляемости будут снижаться, шины будут скользить, и автомобиль может буксовать.

Дифференциал с ограниченным скольжением

Если величина вращения между двумя колесами превышает определенную величину, дифференциал повышенного трения входит в зацепление и блокирует полуоси вместе. Таким образом убирается разница в количестве оборотов. Работает как с открытым, так и с заблокированным дифференциалом. Когда автомобиль начинает скользить, он зацепляется и блокируется, увеличивая тягу.

Дифференциал повышенного трения с электрическим управлением

Этот тип дифференциала, который работает как дифференциал повышенного трения, чаще встречается в автомобилях верхнего сегмента. Он активируется автоматически, чутко и широко препятствуя проскальзыванию автомобиля.

Дифференциал с динамическим управлением

Дифференциал с динамическим управлением, используемый в автомобилях с постоянным полным приводом, представляет собой дорогостоящую систему, увеличивающую вес автомобиля. Этот тип, который распределяет и регулирует крутящий момент на все четыре колеса отдельно, также в определенной степени увеличивает расход топлива.

Назначение

Применение дифференциалов в трансмиссиях автомобилей обусловлено необходимостью обеспечить вращение ведущих колёс одной оси с разной частотой. В первую очередь это необходимо в поворотах, но также и при разном диаметре ведущих колёс, что возможно при вынужденной установке шин двух разных типоразмеров или при разности давления в шинах. В случае, если оба колеса имеют жёсткую кинематическую связь, любое рассогласование частот вращения по вышеупомянутым причинам приводит к возникновению так называемой паразитной циркуляции мощности. Это безусловно вредное явление вызывает проскальзывание колеса с меньшей силой сцепления относительно поверхности дороги, дестабилизирует движение автомобиля по дуге, нагружает трансмиссию и двигатель, повышает расход топлива и проявляется тем сильнее, чем меньше радиус поворота и выше силы сцепления, действующие на колёса. Дифференциал, установленный в разрез валов привода колёс одной оси, позволяет разорвать жёсткую кинематическую связь между колёсами и устранить паразитную циркуляцию мощности, не потеряв при этом возможностей по передаче мощности на каждое колесо с КПД близким к 100%. Подобный дифференциал называется «межколёсным», а данная область применения является основной для дифференциалов вообще, так как межколёсный дифференциал присутствует в приводе ведущих колёс всех легковых, грузовых и абсолютно подавляющей части внедорожных, спортивных и гоночных автомобилей.

Помимо привода ведущих колёс автомобиля дифференциалы также применяются:

• В приводе двух и более постоянно ведущих осей от одного двигателя (так называемый «межосевой» дифференциал).
• В приводе соосных воздушных и водных винтов противоположного вращения (в качестве дифференциала и редуктора одновременно).
• В дифференциальных механизмах поворота гусеничных машин (в связке из одного-двух-трёх дифференциалов с разными принципами совместной работы).
• При сложении передаваемой вращением мощности от двух двигателей с произвольными частотами вращения на один общий вал.

При повороте автомобиля, все его колеса проходят разный по длине путь, и если между двумя ведущими колесами существует жесткая связь, они начнут проскальзывать. Скольжение колес при повороте приводит к повышенному расходу топлива, износу шин, нарушению устойчивости и т. п.

Дифференциал позволяет ведомым валам вращаться с разными угловыми скоростями и выполняет функции распределения подводимого к нему крутящего момента между колесами или ведущими мостами. Дифференциалы бывают межколесными и межосевыми (в случае установки между несколькими ведущими мостами).

Впервые дифференциал был применен в 1897г. на паровом автомобиле. В настоящее время все автомобили имеют межколесные дифференциалы на ведущих мостах. Наиболее распространенным является конический симметричный дифференциал, включающий в себя: корпус, сателлиты, ось сателлитов (или крестовину) и полуосевые шестерни. Обычно число сателлитов в дифференциалах легковых автомобилей — два, грузовых и внедорожных — четыре.

Симметричный дифференциал получил свое название за способность распределять подводимый момент поровну при любом соотношении угловых скоростей, соединенных с ним валов. Применение такого дифференциала в качестве межколесного, обеспечивает устойчивость при прямолинейном движении, а также при торможении двигателем на скользкой дороге.

Существенным недостатком обычного дифференциала является снижение проходимости автомобиля, если одно из его колес попадает в условия малого сцепления с опорной поверхностью. При этом на колесо, находящееся в нормальных сцепных условиях, нельзя подвести крутящий момент, превышающий тот, который может быть реализован на колесе, находящемся в условиях малого сцепления (это приводит к пробуксовке колеса). Для преодоления этого недостатка в некоторых конструкциях используются Дифференциалы полноприводных автомобилей различных конструкций.

1) с электронной блокировкой;

2) с дисковым дифференциалом;

3) с вязкостной муфтой.

Управление системой осуществляется как механически водителем, так и с помощью специальных блоков управления, которые учитывают угловые скорости колес и разность крутящего момента на переднем и заднем приводе. Полностью автоматические системы позволяют экономить топливо, обеспечивают улучшение проходимости автомобиля, облегчая его управление на высокой скорости и лучше реализуют мощность мотора.

Сегодня подобные системы самоблокирующихся дифференциалов зарекомендовали себя с наилучшей стороны, они отличаются прочностью, надежностью и долговечностью, не требуя в процессе эксплуатации какого-либо сложного обслуживания и ремонта.

Как понять, что с дифференциалом что-то не так

Неисправности дифференциала напрямую влияют на управляемость автомобиля, поэтому очень важно следить за состоянием этого узла и вовремя обнаружить проблему. Если появился посторонний шум от трансмиссии, можно провести первичную проверку самостоятельно

Для этого нужно вывесить ведущую ось, переключить передачу на нейтральную и прокрутить колеса. Сначала каждое само по себе, потом зафиксировать одно колесо и отдельно прокрутить второе. Если колеса свободно прокручиваются в обоих направлениях без шума и непонятных звуков — с дифференциалом все в порядке. Но если есть сомнения, лучше перестраховаться и заехать на диагностику в сервис.

Межосевой дифференциал таким образом не проверить, но существуют внешние признаки того, что с ним есть проблемы. Вот что еще может указывать на неисправности дифференциала:

1. Повышенный шум при увеличении нагрузки — признак износа ведомой шестерни.
2. Воющий гул во время работы дифференциала может указывать на износ сателлитов.
3. Хруст при различных нагрузках — признак износа подшипников дифференциала или полуосей.
4. Посторонние звуки и стук — из-за низкого уровня масла.
5. Масляные подтеки — износились сальники и прокладки.

Кроме того, если дифференциал находится в корпусе редуктора, слишком высокая температура поверхности редуктора тоже указывает на неисправность: возможно, нужно долить или заменить масло.

Самые распространенные типы самоблоков

Диск самоблокирующийся представляет собой комплект фрикционных (трущихся) дисков, установленных между картером дифференциала и шестерней ведущего вала.

Понять, как работает дифференциал с таким блоком, несложно: поскольку машина едет по прямой, корпус дифференциала и оба приводных вала вращаются вместе, как только возникает разница в скоростях вращения (колесо наезжает на скользкий участок) между дисками создается трение, уменьшающее его. То есть колесо, оставленное на твердой земле, продолжит вращаться и не остановится, как в случае со свободным дифференциалом.

Вязкостная муфта, или, в любом случае, вязкая муфта, как и предыдущий дифференциал, содержит два пакета дисков, только на этот раз перфорированных, установленных вместе с небольшой прорезью. Одна часть дисков входит в зацепление с корпусом, другая — с приводным валом.

Диски помещаются в емкость, наполненную кремнийорганической жидкостью, которая остается неизменной при плавном вращении. Как только между упаковками возникает разница в скорости, жидкость начинает быстро и сильно густеть. Между перфорированными поверхностями возникает сопротивление. Таким образом, чрезмерно повернутая катушка замедляется, а скорость вращения выравнивается.

Зубчатый самоблокирующийся (винтовой, червячный). Его работа зависит от способности пары червяков заклинивать и тем самым блокировать приводные валы при разнице крутящего момента на них.

Самоблокирующийся кулачок. Чтобы понять, как устроен такой дифференциал, достаточно представить себе открытый дифференциал, в котором пары шестерен (кулачков) установлены вместо планетарной передачи. Кулачки вращаются (прыгают), когда скорости колес почти равны, и жестко блокируются (заклиниваются), как только одно из них начинает проскальзывать.

Никакой разницы в работе межосевого дифференциала и блокировке прерываний дифференциала нет: принцип работы одинаковый, отличия только в конечных точках: в первом случае две оси, во втором — два колеса установлены на одной оси.

• https://VazNeTaz.ru/differencial
• https://TechAutoPort.ru/transmissiya/differentsial-i-glavnaya-peredacha/differentsial.html
• https://AutoVogdenie.ru/chto-takoe-differencial-v-avtomobile.html
• https://AvtoNov.com/%D1%87%D1%82%D0%BE-%D1%82%D0%B0%D0%BA%D0%BE%D0%B5-%D0%B4%D0%B8%D1%84%D1%84%D0%B5%D1%80%D0%B5%D0%BD%D1%86%D0%B8%D0%B0%D0%BB-%D0%B2-%D0%B0%D0%B2%D1%82%D0%BE%D0%BC%D0%BE%D0%B1%D0%B8%D0%BB%D0%B5/
• https://ijeep.ru/raznoe/kak_rabotaet_mezhosevoy_differencial_ustroystvo_i_princip_raboti
• https://FB.ru/article/460593/differentsial-torsen-printsip-rabotyi
• https://AvtoNov.com/%D0%B1%D0%BB%D0%BE%D0%BA%D0%B8%D1%80%D0%BE%D0%B2%D0%BA%D0%B0-%D0%BC%D0%B5%D0%B6%D0%BE%D1%81%D0%B5%D0%B2%D0%BE%D0%B3%D0%BE-%D0%B4%D0%B8%D1%84%D1%84%D0%B5%D1%80%D0%B5%D0%BD%D1%86%D0%B8%D0%B0%D0%BB%D0%B0/
• https://VazNeTaz.ru/blokirovka-differenciala
• https://FB.ru/article/321970/samoblokiruyuschiysya-differentsial-kak-rabotaet

Неисправности и ремонт механизма

Наиболее распространенным признаком неполадки планетарной передачи является наличие вибраций в зоне короба. Водители отмечают также посторонние шумы, толчки и подергивания. Наличие тех или иных симптомов зависит от характера неисправности, причин для которой может быть несколько:

• Перегрев механизма.
• Агрессивный стиль езды с резкими торможениями и ускорениями.
• Отсутствие масла, его низкий уровень или недостаточно высокое качество.
• Недостаточный прогрев коробки передач перед движением.
• Пробуксовка на гололеде.
• Попадание автомобиля в снег или грязь.
• Износ элементов планетарного ряда.

Чтобы отремонтировать планетарную коробку передач, необходимо знать конкретную причину ее поломки. Для этого производится разборка механизма. Обычно короб держится на болтах внутри приводного вала. Необходимо с одной из сторон (зависит от конструкции) снять скоростные кронштейны и затем через отверстие вала привода выкрутить болт. Далее производится чистка или замена вышедшего из строя элемента. Как правило, речь идет о загрязнении металлической стружкой, поломке зубьев, износе осей и шестерней.

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.

Разновидности механизмов

Чтобы избавиться от пробуксовок на скользком дорожном покрытии либо в условиях бездорожья, производители комплектуют транспортные средства дифференциальными устройствами следующих конструкций:

• механизм свободного типа с принудительной блокировкой от привода;
• частично блокирующийся дифференциал повышенного сопротивления;
• самоблокирующаяся червячная передача типа Torsen.

В первом варианте применяется рассмотренный выше шестеренчатый узел, дополнительно оснащенный блокировочным устройством. Система функционирует просто: в случае необходимости водитель активирует привод, фиксирующий сателлиты в неподвижном состоянии. Крутящий момент начинает делиться ровно пополам, оси вращаются с одинаковой скоростью и транспортное средство успешно преодолевает проблемное место.

Принудительная блокировка межосевого дифференциала включается с помощью различных приводов:

• механический – от рычага раздаточной коробки;
• электрический;
• пневматический;
• гидравлический.

Аналогичные приводные элементы применяются для остановки и удержания сателлитов переднего либо заднего моста.

Автомобили дорогой комплектации производители оснащают антипробуксовочной системой. Она «обманывает» дифференциальное устройство другим способом: по сигналу датчика, фиксирующего быстрое вращение одного колеса, электроника отдает команду его притормозить. Тогда сателлитные шестеренки начинают передавать больше мощности на другую ось и авто прекращает «грестись» на месте.

Устройство повышенного сопротивления

Помимо сателлитов, ведущих и ведомых шестерен, дифференциал повышенного трения включает такие элементы:

• корпус, жестко прикрепленный к планетарной шестеренке;
• пакет фрикционных дисков, установленных на каждой полуоси;
• стальные диски, чьи выступы зафиксированы в корпусе;
• распорная пружина, вставленная между коническими шестернями полуосей.

Стальные и фрикционные диски (похожие применяются в сцеплении) установлены поочередно, первые вращаются вместе с корпусом, вторые – с осями. Конусообразная шестеренка надета на шлицы оси и способна смещаться на определенное расстояние. Пружина поддавливает 2 противоположных осевых шестерни.

Частичная блокировка дифференциала происходит следующим образом:

1. На прямолинейном сухом участке дороги сателлиты неподвижны, а диски вращаются друг относительно друга.
2. При попадании одной шины на скользкий участок начинается пробуксовка. Благодаря конусной форме зубьев шестеренки со стороны остановившегося колеса начнут взаимно отталкиваться.
3. Шестерня полуоси сдвинется и сожмет пакет дисков. Возникнет сила трения, заставляющая ось вращаться вместе с корпусом напрямую от «планетарки» в обход сателлитов.

Подобное устройство самостоятельно регулирует степень блокировки – чем медленнее крутится покрышка с хорошим сцеплением, тем сильнее сжимаются диски и подается больше крутящего момента.

Самоблокирующиеся передачи Torsen

Принцип работы данных механизмов базируется на одной особенности червячной пары: шестеренка способна передавать вращение сателлиту, но обратное действие невозможно. Все шестерни, включая сателлитные, сделаны в виде цилиндров с косыми дугообразными зубьями. Всего в механизме применяется 3 пары червячных сателлитов, установленных вокруг шестеренок полуосей.

Самоблокирующийся дифференциал работает так:

1. Во время прямолинейного движения червячные сателлиты ведут себя аналогично конусным – не крутятся сами, но вращают оси от главной передачи.
2. На повороте число оборотов одной полуоси вырастет и она придаст вращение парам сателлитов – мощность начнет распределяться по-разному.
3. Поскольку каждая пара сателлитов связана между собой прямозубой передачей, пробуксовка одного колеса исключается. Ось способна крутить свой сателлит, тот вращает соседний, который уже не может поворачивать вторую полуось. Механизм блокируется автоматически.

В среде любителей экстремальной езды по бездорожью известен простейший способ избежать пробуксовок – блокировка заднего дифференциала с помощью сварки. Сателлиты намертво привариваются к осям и всегда находятся в неподвижном состоянии. Правда, подобные автомобили предназначены только для езды по грунту и снегу – эксплуатировать их на твердом покрытии чересчур неудобно и дорого.

Устройство и принцип работы

С технической точки зрения дифференциал довольно простой, но при этом способен выдерживать огромные нагрузки. Что внутри этого узла и как он работает?

Типовое дифференциальное устройство

Для своего типа это планетарный редуктор со всеми необходимыми элементами.

1. Главная звездочка раздаточной коробки — обеспечивает вращение от коробки передач к дифференциалу.
2. Ведомая шестерня соединена как с главной передачей, так и с планетарными шестернями.
3. Сателлиты закреплены в «чашке» ведомой шестерни, так что они вращаются вместе с ней.
4. Приводные валы соединены со сателлитами и не контактируют с остальными элементами дифференциала.

Подробно показано на видео ниже.

https://youtube.com/watch?v=3mz1BpIE-Ec

1. Из коробки передач выступает вал главной шестерни, от которого вращение передается на ведомую шестерню.
2. Ведомая шестерня и прикрепленная к ней «чашка» (держатель) получают крутящий момент.
3. Во время вращения ведомая шестерня и чашка приводят в движение планетарные шестерни.
4. Сателлиты, в свою очередь, передают вращение на полуось.
5. При равной нагрузке на карданные валы (при движении автомобиля по прямой дороге с ровным покрытием) сателлиты не вращаются. Работает только ведомая шестерня, в чашке которой закреплены сателлиты, и они вместе с ней описывают свои обороты, при этом не вращаясь вокруг собственной оси. Следовательно, крутящий момент распределяется на приводном валу равномерно, 50:50.
6. Когда машина вращается и одно из колес должно замедлить ход, а другое — ускориться, спутники начинают движение. За счет конической шестерни при вращении они замедляют один приводной вал и ускоряют второй. Другими словами, крутящий момент перераспределяется в необходимой пропорции, до 0: 100, без потери усилия.
7. Когда колесо пробуксовывает, срабатывает блокирующий механизм, без которого весь момент вращения передавался бы на более быстрое вращение колеса. В общем, автомобиль останавливается, когда хотя бы одно колесо ударяется о скользкую поверхность.

При прямолинейном движении

Когда автомобиль движется по прямой на гладкой, твердой и сухой поверхности, оба приводных вала вращаются с одинаковой угловой скоростью. Шестерни ведущего вала покоятся друг относительно друга, весь дифференциал очень похож на монолитную конструкцию.

Сателлиты, соединенные зубьями с обеими полуосевыми шестернями, не вращаются вокруг своих осей. Момент распределяется между осями поровну, если дифференциал симметричный и свободный, то есть не имеет блокировок. Однако в таком идеальном случае с замками будет то же самое.

При повороте

При прохождении поворотов, а это обычный режим работы дифференциала, так как в природе не бывает идеальных прямых линий, одно из колес будет вращаться все быстрее и быстрее. Сателлиты будут перемещаться относительно своих осей, но связь между боковыми шестернями и корпусом не будет потеряна. То есть момент будет и дальше передаваться от кузова к колесам и все в том же соотношении 50/50.

Это очень интересно рассмотреть с точки зрения мощности. Момент тот же, но скорость внешнего колеса от вращения больше, то есть мощность передается на него пропорционально большей.

И это неудивительно, ведь чем выше скорость, тем больше потери, которые компенсируются прибавкой мощности. В этом случае не будет создано ни малейшего препятствия вращению колес с разной скоростью, в отличие от жесткого соединения.

При пробуксовке

Гораздо менее приятно, если одно из колес налетело на относительно скользкий участок дороги и поскользнулось при разгоне. Нет сцепления с дорогой, а значит, момент сопротивления дорожного покрытия резко падает. Но этот момент всегда совпадает с моментом тяги, это закон физики. Это означает, что тяговый момент также уменьшится.

Свободный симметричный дифференциал делит тягу между колесами пополам. Всегда 50/50. То есть, когда момент падает с единицы до нуля, каждую секунду он сбрасывается автоматически. Автомобиль начнет терять скорость, и если мы говорим о трогании с места по льду или жидкой грязи, то он просто останется там, не в силах покинуть засаду.

Это главный недостаток свободного дифференциала. Он может передать только то усилие, которое способно переварить колесо в самых тяжелых условиях. Даже если второй будет на сухом и чистом асфальте, машина никуда не поедет. Вся энергия будет потрачена на быстрое и ненужное вращение колеса конька.

Эксплуатационный процесс

Главной мерой при эксплуатации данного механизма со стороны пользователя является поддержание планетарного ряда в оптимальном рабочем состоянии

Это достигается за счет периодической чистки элементов и, что особенно важно, благодаря смазке. Что надо смазывать в планетарной коробке? Главным образом скользящие подшипники редуктора

Масло направляется из коленвала в полость редукторного вала, заполняя полости сателлитов с зубчатыми колесами. Далее, в зависимости от конструкции, по цапфам и радиальным отверстиям техническая смазка поступает на подшипники шестеренок. Для максимального распределения масла по длине подшипников на внешней стороне цапфы иногда выполняют лыску.

Зацепления смазываются или путем окунания зубьев колес в жидкостную ванночку, или посредством направления масла в зону сцепки по специальным соплам. То есть реализуется струйная смазка или смазка окунанием. Но самым эффективным способом считается распространение масляного тумана, который применяют в отношении элементов зацепления и подшипников. Данный метод смазки реализуется разбрызгиванием из специального пульверизатора.

Что же касается самого смазывающего состава, то для планетарных передач рекомендуются нелегированные нефтяные масла. Например, годятся для применения индустриальные составы общего назначения. Для высокоскоростных механизмов желательно использовать специальные турбинные и авиационные средства.

Разновидности автомобильных дифференциалов

Помимо конического, цилиндрического и червячного, существуют и успешно используются следующие разновидности дифференциалов: дифференциал с полной блокировкой, дифференциал Торсен, дифференциал Квайф, вискомуфта.

Дифференциал с полной блокировкой

Дифференциалы этого типа чаще всего используются на грузовиках и внедорожниках. Их блокировка включается и отключается непосредственно из салона с помощью специальной клавиши водителем. Они используются для повышения проходимости автомобилей.

Дифференциалы Торсен

Конструкция дифференциалов Торсен была разработана немецкой компанией Siemens. По сути дела, они представляют собой комбинации конических и червячных дифференциалов. Дифференциалы Торсен отличаются высокой эффективностью, однако они достаточно сложны в изготовлении и обслуживании.

Дифференциалы Квайф

Отличительной особенностью дифференциалов этого типа является то, что сателлиты в них располагаются параллельно оси вращения корпуса (чаши), причем в два ряда. Кроме того, при функционировании этих агрегатов образуются силы трения, которые при необходимости автоматически осуществляют блокировку, повышают проходимость и силу тяги автомобиля. Чаще всего дифференциалы Квайф используются для тюнинга легковых автомобилей и внедорожников.

Вискомуфта

Функционирование этот типа дифференциала основано на том же принципе, что и работа гидротрансформатора. Чаще всего вискомуфты используются в автомобилях с полным приводом и используются для того, чтобы обеспечивать связь передних колес с задними по следующему принципу: если одни из них проскальзывают, то крутящий момент транслируется на другие, за счет чего и решается проблема пробуксовки. Конструктивно вискомуфта представляет собой цилиндр, в которой находится погруженный в вязкую жидкость пакет металлических дисков, имеющих перфорацию, и соединенных с валами (как ведущим, так и ведомым). В зависимости от температуры вязкость жидкости меняется, на чем и основывается принцип работы этого агрегата.