Дифференциалы полноприводных автомобилей — Энциклопедия журнала «За рулем»
Межосевой дифференциал может быть сконструирован так, чтобы распределять крутящий момент несимметрично. Если распределение момента по осям неравное, то большая часть момента обычно передается к задним колесам. Это объясняется тем, что при разгоне автомобиля или движении на подъем большая часть массы автомобиля перераспределяется на задние колеса и они могут реализовать больший крутящий момент, чем передние, и, кроме того, уменьшение доли крутящего момента, поступающего к передним колесам, улучшает управляемость автомобиля и меньше подвергает ее влиянию изменения крутящего момента.
Для любого автомобиля с четырьмя ведущими колесами важно обеспечить движение автомобиля в случае, если одно из колес теряет сцепление с дорогой.
Если одно из колес на оси буксует, то дифференциал передает на другое крутящий момент, недостаточный для движения. Если автомобиль имеет привод на четыре колеса и три дифференциала, то достаточно попасть одним колесом на скользкую поверхность, чтобы лишить автомобиль способности тронуться с места
Один из таких способов—это блокировка дифференциала. При заблокированном дифференциале крутящий момент, подводимый к колесам с лучшим сцеплением, увеличивается. Необходимо учитывать, что, если вся величина крутящего момента передается в одном направлении, карданный вал и полуоси должны быть сделаны более прочными, чтобы исключить возможность их поломки. Внедорожные автомобили, работающие в сложных условиях, могут иметь устройства, блокирующие как межосевой, так и задний межколесный дифференциалы. Блокировка дифференциала передней оси обычно не предусматривается из-за негативного воздействия на управляемость автомобиля.
Гораздо лучше, если дифференциал сможет «почувствовать» момент начала проскальзывания колеса и сумеет перераспределить крутящий момент на отстающее колесо. Другими словами, желательно использовать самоблокирующийся дифференциал. В ранее выпускавшихся моделях использовались вязкостные муфты (вискомуфты) и дифференциалы типа Torsen. Иногда применялось их сочетание: вязкостные муфты в качестве межосевых дифференциалов, а Torsen в качестве заднего дифференциала. В настоящее время все большее распространение получают фрикционные муфты с контролируемой степенью блокировки, когда фрикционные диски сжимаются с определенным усилием. Такие муфты могут применяться для управления распределением крутящего момента между передними и задними колесами под электронным контролем. Конструкторы современных полноприводных легковых автомобилей предлагают использовать такие чувствительные устройства, управляющие сцеплением колес с дорогой и поведением автомобиля вместо простой блокировки дифференциалов.
Устройство вязкостной муфты (вискомуфты):
1 — корпус;
2 — вал корпуса;
3, 6 — ведущий и ведомый валы;
4 — диски;
5 — уплотнения
Вязкостная муфта (патент Фергюссона) является наиболее простым и дешевым устройством повышенного трения, и поэтому ее часто применяют в трансмиссиях автомобилей.
Между дисками находится силиконовая (кремнийорганическая) жидкость высокой вязкости. Валы муфты могут свободно вращаться с небольшой разницей в угловых скоростях, но, если разница в скоростях увеличивается, жидкость внутри муфты начинает действовать как твердое тело и предотвращает чрезмерное проскальзывание дисков. Возникающий блокирующий момент обусловлен свойствами вязкой жидкости. Если в качестве дифференциала использовать такую муфту, она будет перераспределять крутящий момент так, что большая его часть будет поступать на колеса, вращающиеся с меньшей скоростью.
Межосевой дифференциал Torsen:
1, 3 — правая и левая полуосевые шестерни;
2 — корпус дифференциала;
4 — сателлит, связанный с правой полуосевой шестерней;
5, 7 — выходные валы дифференциала;
6 — сателлит, связанный с левой полуосевой шестерней
Дифференциал Torsen (TORque SENsing — чувствующий крутящий момент) представляет собой механический самоблокирующийся дифференциал, в котором используется сложный набор червячных шестерен.
Набор шестерен внутри дифференциала состоит из ведомых (полуосевых) червячных колес и ведущих (сателлитов) червячных шестерен. Основной особенностью такой конструкции является то, что червячные шестерни могут приводить во вращение другие шестерни, но сами не могут приводиться во вращение. Такая особенность приводит к появлению некоторой степени блокирования дифференциала. В зависимости от величины передаточного числа и конструкции дифференциала, крутящий момент может распределяться по осям автомобиля в соотношении от 2,5:1 (70 % : 30 %) до 6:1 (86 % : 14 %) или даже до 7:1 (87.5 % : 12.5 %), а также распределяться в любых промежуточных значениях. При низких значениях входного крутящего момента шестерни дифференциала вращаются свободно и его действие напоминает работу обычного симметричного дифференциала. Когда входной крутящий момент увеличивается, набор червячных шестерен нагружается и в определенный момент два выходных вала блокируются.
Межосевой дифференциал Torsen Audi Quattro:
1 — корпус дифференциала;
2,4 — передняя и задняя шестерни;
3 — червячные сателлиты;
5 — фланец карданной передачи;
6 — ось сателлитов;
7 — прямозубые шестерни;
8 — ведомый вал;
9 — полый ведущий вал;
А — к передней оси;
В — к задней оси
Дифференциал Torsen имеет линейную характеристику, перераспределение крутящего момента происходит практически мгновенно и он не оказывает влияния на процесс торможения. Эти свойства механизма обусловили его широкое использование в качестве межколесных и межосевых дифференциалов автомобилей. Основным недостатком является сложность его изготовления и сборки и, как следствие, высокая стоимость.
Принцип действия активной гидравлической муфты:
1 — выходной вал;
2 — рабочий поршень;
3 — диски;
4 — поршневой насос;
5 — управляющий клапан;
6 — входной вал
Вязкостные муфты и дифференциалы Torsen являются пассивными системами. В последние годы в конструкции трансмиссий современных автомобилей все чаще начинают применять активные устройства, представляющие собой муфты, в которых для блокирования валов используются многодисковые мокрые сцепления.
Для управления многодисковым сцеплением используется давление масла, которое воздействует на поршень, сжимающий диски. Давление масла регулируется с помощью контрольного клапана. Крутящий момент с помощью таких муфт может распределяться как между передней и задней осями автомобиля, так и между колесами одной оси.
Муфта Haldex
Шведская фирма Haldex по своему патенту выпускает муфту с многодисковым мокрым сцеплением, электрическим гидронасосом и гидроаккумулятором.
Электрический насос работает только при движении автомобиля и создает небольшое давление масла, для того чтобы не происходило задержки в срабатывании муфты. Давление на поршень, сжимающий диски сцепления, поступает от гидравлического поршневого насоса, который создает давление, как только возникает различие в угловых скоростях соединенных муфтой валов. Давление, создаваемое насосом, пропорционально разнице в частоте вращения валов. Управляет работой муфты Haldex встроенный в нее электронный блок управления, который связан с другими электронными системами управления автомобилем. Муфта может работать при любых скоростях движения автомобиля как при движении вперед, так и при заднем ходе. Она не влияет на работу антиблокировочной системы (АБС) вследствие очень быстрой активации и деактивации и обеспечивает полностью контролируемое распределение крутящего момента по осям. В настоящее время муфты Haldex устанавливаются в трансмиссиях полноприводных версий автомобилей.
Дифференциал повышенного трения — в чем его особенность?
Дифференциал с точки зрения механики рассматривают как устройство, которое распределяет между входными валами крутящий момент. Оно располагается в автомобильном приводе. Дифференциал автомобиля, соответственно, распределяет момент от входного вала КПП или кардана между полуосями колес автомобиля поровну.
Дифференциал необходим для того, чтобы ведущие колеса вращались с разными угловыми скоростями. При повороте внутреннее колесо автомобиля проходит более короткую дугу, чем внешнее. А если колеса вращаются с одинаковой скоростью, то одно из них должно входить в поворот с пробуксовкой. Это, в свою очередь, негативно скажется на состоянии шин и на управляемости. Также дифференциал передает крутящий момент на ведущую ось непрерывно.Если у автомобиля одна ведущая ось, то дифференциал расположен на ней, если автомобиль с полным приводом, то на нем расположено три дифференциала – на ведущих осях и между ними. Если ведущая ось автомобиля сдвоена, то на каждой оси располагается дифференциал, так же и на автомобилях с включаемым полным приводом. Однако на таких машинах при включенном полном приводе ездить по плотным покрытиям не рекомендуется.
Дифференциал повышенного трения (или дифференциал с повышенным внутренним сопротивлением, сокращенно ДПВС) отличается от обычного тем, что угловые скорости входных валов не равны. Это актуально при движении по бездорожью. Дифференциал повышенного трения позволяет продолжить движение в ситуации, когда одно колесо ведущей оси не имеет контакта с дорогой. Ограничение разницы угловых скоростей колес позволяет передавать полезный момент, пока по крайней мере одно из колес имеет контакт с дорогой.
Сейчас существуют два типа дифференциалов повышенного трения, применяемых в современном автомобилестроении. Первый тип – дифференциал, чувствительный к разнице моментов (или торсен). Второй тип – чувствительный к разнице скоростей (созданный на базе вязкостной муфты). Этот тип наиболее популярен, потому что он менее требователен к техническому обслуживанию.
Конструкция дифференциала вязкостного типа более проста по сравнению с другими типами дифференциалов повышенного трения. Отличительной особенностью является то, что работа этого типа наиболее плавная.
Дифференциал можно установить на различные автомобили. Специалисты знают, к примеру, дифференциал повышенного трения ВАЗ. Существуют также самоблокирующие дифференциалы червячного типа. Например, дифференциал повышенного трения типа «Квайф» (QUAIFE). Он предназначен для
автомобилей с передним приводом. Такой дифференциал поможет наиболее полно реализовать крутящий момент ДВС на льду или в случае, если тяги на ведущих колесах будет в избытке. Колесо, имеющее контакт с дорогой, получает дополнительный момент, при этом разгружается колесо, потерявшее контакт с дорогой или буксующее на льду. Проходимость автомобиля становится лучше, разгон в зимнее время года — наиболее динамичный. К тому же улучшается управляемость и чувствительность педали акселератора.дифференциал — что это такое?
Каждый автолюбитель стремится к тому, чтобы узнать о своем автомобиле как можно больше полезной и важной информации. Естественно, если вы не будете знать, что такое дифференциал, то вы все равно сможете водить машину. Но на этом все и закончится – на большее вы будете не способны, а ведь многие автолюбители предпочитают проводить ремонт своего четырехколесного друга самостоятельно. Более того, у водителей имеется свое собственное негласное сообщество, и вы вряд ли сможете попасть в него, если не будете иметь никакого представления о том, как работает ваш автомобиль. Именно для этого вам нужно изучать абсолютно все мелочи, так как они вам в будущем вполне могут пригодиться.
И в данной статье будет в деталях рассмотрен LSD-дифференциал. Что это такое? Как он работает? Какие у него бывают виды? На все эти вопросы вы найдете ответы в процессе прочтения статьи про LSD-дифференциал. Что это такое? Это первый вопрос, на который хотелось бы найти ответ, но не стоит торопиться. В первую очередь вам стоит узнать, что такое дифференциал в принципе, если вы этого не знаете. Если же эта информация вам уже известна, то вы можете просто освежить свои знания, прежде чем приступать к основной части статьи.
Что такое дифференциал?
Итак, основная тема данного материала – LSD-дифференциал: что это такое, как это работает и так далее. Но сначала вам стоит все же узнать о том, что вообще представляет собой дифференциал. Многие автолюбители уже знают определение этого понятия, но если вам оно все еще неизвестно, то данная информация станет очень важной для вашего дальнейшего изучения темы.
Дифференциал в автомобильной терминологии – это механизм, который составляет часть трансмиссии. Он служит для передачи мощности, однако у него есть одна интересная особенность, из-за которой он и получил такое название. Дело в том, что мощность в дифференциале делится в процессе вращения либо на два дифференциально связанных потока, либо же два потока мощности суммируются в один. Стоит обратить внимание на то, что два потока мощности связаны между собой именно дифференциально, то есть в сумме они дают сто процентов мощности, однако при этом у них нет конкретного показателя. Другими словами, они могут давать как 50 на 50 процентов мощности, так и 70 на 30 процентов, и 100 на 0 процентов и, наоборот, 0 на 100 процентов мощности.
Что ж, это базовая информация, касающаяся дифференциала как такового. Однако тема статьи является немного другой, поэтому стоит перейти к рассмотрению соответствующего вопроса. Тема статьи – LSD-дифференциал, что это такое, как действует этот механизм и какие бывают у него виды. Именно об этом и пойдет речь далее.
Самоблокирующийся дифференциал
Дифференциал повышенного трения LSD является самоблокирующимся, и он внушительно отличается от классического варианта. В чем же заключаются отличия? Дело в том, что при появлении большой разницы скоростей вращения полуосей привода колес включается блокировка, позволяющая разрешить проблему максимально быстро и эффективно. Простейший пример – это буксовка передних или задних колес, именно она стала первоочередной причиной появления необходимости в изменениях в классическом дифференциале. Когда какая-либо из осей начинает прокручиваться из-за того, что колеса не могут преодолеть тот или иной участок дороге, самоблокирующийся дифференциал может стать настоящим спасением.
Естественно, для ровного и гладкого дорожного покрытия вам и не нужна такая блокировка – однако это еще одна причина, чтобы вы больше внимания уделяли теории. Ведь существуют дифференциалы с разными типами блокировки, которые подходят как для различных автомобилей, так и для разных дорожных покрытий и условий. Именно поэтому вам и стоит более внимательно изучить, что представляет собой дифференциал повышенного трения LSD.
Аббревиатура
Вы получили общее представление о том, чем является самоблокирующийся дифференциал LSD, однако, если у вас спросят, что означают эти три буквы, которые указываются в названии, – что вы сможете ответить? На самом деле все довольно просто – расшифровывается эта аббревиатура как Limited Slip Differential, что можно переводить по-разному.
Один вариант уже был указан выше — дифференциал повышенного трения, но часто можно встретить еще один – дифференциал с повышенным внутренним сопротивлением. Оба варианта являются правильными, и, если вы будете использовать какой-либо из них, вас, скорее всего, поймут. Но гораздо проще, естественно, использовать сокращение LSD, так как оно является универсальным, емким и понятным всем.
Однако это все только теоретические данные – пришло время разобраться с тем, как работает LSD-дифференциал, и начать стоит с его сравнения с классическим аналогом.
Сравнение работы дифференциала LSD с классическим
Классический дифференциал также имеет несколько названий, каждое из которых используется довольно широко. Его могут называть стандартным, открытым и даже свободным – и его отличительной чертой является тот факт, что у него имеется допустимая возможность разницы в угловых скоростях выходных валов. Что это значит? Это значит, что каждый из выходных валов может работать как на сто процентов, так и на ноль процентов. А это, в свою очередь, означает, что один из валов может даже остановиться. Это легко можно заметить при буксовке, когда одно колесо работает на полную мощность, а второе вообще не прокручивается.
Как же с этой проблемой справляется LSD-дифференциал? Принцип работы этого механизма крайне прост – у него имеется система автоматической блокировки, которая допускает разницу мощности двух потоков, однако достаточно небольшую, например, 60 процентов на 40 процентов. Однако, когда эта разница превышает допустимые лимиты, происходит блокировка, которая защищает автомобиль от негативных последствий подобного явления. Работа LSD-дифференциала наиболее заметна во внедорожниках, а также в спортивных автомобилях.
Где используется подобное устройство?
Как вы уже поняли, для каждого вида автомобилей существуют свои дифференциалы и способы блокировки разницы мощностей. Если вы ездите на легковом автомобиле по ровной и гладкой асфальтированной дороге или трассе, вам не нужно заботиться об описанной выше проблеме. Как уже было сказано ранее, наиболее применимым такой дифференциал является во внедорожниках и спортивных автомобилях. Если вы ездите на внедорожнике, то, вероятнее всего, вам приходится передвигаться по пересеченной местности, где велика вероятность того, что ваша машина начнет буксовать. И чтобы этого избежать, как вы уже поняли, вам нужна качественная блокировка дифференциала.
LSD-версия идеально для этого подходит, равномерно распределяя потоки мощности и не допуская того, что один вал получает всю мощность, а другой остается неподвижным. Примерно то же самое происходит и в том случае, когда вы ездите на спортивном автомобиле. Однако в данном случае ваша цель не справиться с пересеченной местностью, а одолеть асфальт на старте.
Если вы хотя бы раз видели, как легковая машина стартует на больших оборотах с места, вы точно заметили, что колеса на старте прокручиваются – это происходит как раз из-за слишком высокой разницы в потоках мощности. Самоблокирующийся дифференциал понижает эту разницу до допустимого минимума, тем самым минимизировав и прокрутку колес на старте при больших оборотах. Так что, к примеру, LSD-дифференциал Subaru гоночной модели будет стремиться к тому, чтобы максимально ограничить разницу между потоками мощности, но при этом без ущерба к общим показателям автомобиля.
Принцип работы
Вы уже успели получить общее представление о том, как работает подобный дифференциал, однако стоит остановиться отдельно на этом моменте. Ведь принцип работы – это то, что является самым главным пунктом во всем понимании устройства. Итак, данный механизм изначально работает точно так же, как и классический, – мощность подается по двум каналам, однако при этом существует заводской предел разницы этих двух мощностей, который может быть достигнут в процессе движения.
В итоге, когда случается непредвиденная ситуация и мощность одного потока начинает сильно превышать мощность другого, срабатывает та самая блокировка. В результате происходит перераспределение мощности, а точнее сброс ее до стандартного распределения, то есть 50 на 50 процентов. Нормализация крутящего момента позволяет вам выйти из затруднительной ситуации. И в современных моделях дифференциала блокировка остается активной до тех пор, пока ситуация не придет в норму, то есть пока контакт с дорогой не будет полностью восстановлен.
Виды LSD-дифференциалов
Как уже стало вполне понятно, эти механизмы являются далеко не единственными в мире автомобилей. Однако сами они также подразделяются на виды, которые вам также стоит рассмотреть более детально. Итак, основных видов имеется только два, но зато работают они совершенно по разным принципам. Первый представляет собой конструкцию, которая основывается на чувствительности к разнице скоростей, в то время как вторая – на чувствительности к разнице в передаче крутящего момента. Однако действительно ли так велико отличие, чтобы уделять этому особое внимание? Пришло время об этом узнать.
Разница между LSD-дифференциалами
Итак, если перед вами стоит выбор между двумя механизмами, один из которых активирует блокировку в зависимости от разницы скоростей, а другой – в зависимости от разницы крутящего момента, какой из них вам стоит выбрать?
Стоит знать о том, что первый вид является гораздо более популярным, он используется в большинстве автомобилей, на которых установлен LSD-дифференциал. Поэтому все же стоит делать выбор в пользу него. Причин имеется целых две. Первая заключается в том, что дифференциал работает благодаря конструкции на основании вискомуфты – довольно простого механизма, который производить легко и недорого. Поэтому и цена на такой дифференциал будет более низкая, в то время как механическая блокировка второго типа является более дорогостоящей в производстве и, соответственно, обойдется дороже при покупке.
Вторая же причина заключается в простоте и неприхотливости вискомуфты – вам вообще не придется о ней заботиться, а если с ней что-то и случится, то ремонт будет простой и недорогой. Если же рассматривать второй вид дифференциала, то конструкция там является довольно сложной, имеет большое количество деталей, так что ремонт LSD-дифференциала будет трудным и дорогостоящим.
Дифференциалы, чувствительные к разнице скоростей
Теперь пришло время более внимательно рассмотреть оба эти вида, так как у них также существует свое деление – как видите, этот вопрос оказывается далеко не таким простым, каким мог показаться изначально.
Итак, первый вариант механизмов, основанных на чувствительности к разнице скоростей, — это вязкостный дифференциал. Вам необходимо очень тщательно подбирать масло для LSD-дифференциала такого типа, так как здесь важную роль играет силиконовый гель, который не должен смешиваться с маслом. Для этого также вискомуфта, то есть основной резервуар этого устройства, делается герметичным.
Собственно говоря, именно из-за геля и получается одно из важнейших преимуществ такого типа дифференциалов – они очень плавно работают из-за изменений свойств этого геля. Благодаря ему исчезает ступенчатость, которая является проблемой многих коробок передач. А учитывая тот факт, что сейчас автомобильная промышленность направлена в основном на повышение комфорта водителя и пассажиров, это свойство оказалось очень важным.
Однако не стоит думать, что этот тип дифференциала является идеальным – у него имеются и свои недостатки. Например, работа здесь выполняется за счет давления жидкости, в результате чего теряется часть энергии, и, соответственно, повышается расход топлива. Также не стоит забывать, что такой механизм очень чувствителен к высоким нагрузкам, так что при каждой сильной буксировке его эффективность будет падать. Ну и, конечно же, масло для LSD-дифференциала, о котором речь шла уже выше, должно быть высокого качества, так как вискомуфта имеет повышенную чувствительность к уплотнениям.
Однако существует и еще один вид дифференциалов, чувствительных к разнице скоростей – они работают на основе герторного насоса. Это относительно недавняя технология – точнее, она начала получать развитие вместе с компьютерным прогрессом, так как герторным насосом водитель может управлять самостоятельно в современных автомобилях. Ожидается, что в ближайшее время именно такой тип станет самым популярным – он устанавливается, например, на всех автомобилях Toyota. Но не забывайте о том, что вам теперь нужно тщательно выбирать масло для LSD. Дифференциал Toyota и других марок, которые используют данную технологию, является чувствительным к нему.
Дифференциалы, чувствительные к разнице в передаче крутящего момента
Ну и второй тип, как вы уже знаете, является чувствительным не к разнице скоростей, а к передаче крутящего момента. Естественно, конструкция этого механизма разительно отличается – чаще всего на рынке встречаются механические дифференциалы червячного типа. Принцип их работы заключается в обеспечении автоматической блокировки в том случае, если разница крутящих моментов у корпуса и у приводного вала превышает допустимую норму. В результате если эта разница повышается до недопустимых показателей, то происходит автоматическое перераспределение крутящего момента.
Стоит обратить внимание на то, что блокировка происходит не полная, то есть она зависит именно от того, какова разница между крутящим моментом корпуса и приводного вала. Часто это бывает задний дифференциал LSD – это означает, что он устанавливается не на переднем, а на заднем мосту автомобиля.
Можно встретить два самых популярных подвида этого механизма – торсен и квайф. Первый образовался непосредственно от двух английских слов, torque и sensing, которые переводятся как «крутящий момент» и «чувствительный» соответственно.
Что ж, теперь вы знаете практически все, что необходимо знать о таком механизме, как дифференциал LSD. Toyota, BMW, Mercedes и все ведущие марки автомобилей сейчас практически всегда комплектуются именно такими устройствами, потому что на данный момент они являются наиболее эффективными.
Как работают разные типы дифференциалов
Что необходимо знать о дифференциалах и об их различиях в работе.
Прежде чем приступить к рассмотрению дифференциалов, их типов и нюансах работы, сначала мы с вами обратимся к теории. Для чего вообще нужен дифференциал на современных автомобилях и какой принцип его работы?
Дифференциал, как говорит теория, это механическое устройство с особым видом планетарной зубчатой передачи, разделяющий момент входного вала (в нашем случае карданного вала) между выходными валами (полуосями) автомобиля, передающий, момент силы с карданного вала на задние полуоси в заднеприводном варианте или непосредственно от двигателя сразу на полуоси в переднеприводном автомобиле так (дифференциал в FWD расположен в КПП), что угловые скорости вращения этих полуосей могут быть разными по отношению друг к другу и колеса автомобиля проходят разный путь (например в повороте). Опять же, все из теории, во время прохождения поворота колеса автомобиля проходят по различным траекториям, а именно, по внутренней и внешней, отсюда соответственно получается, что колесо вращающееся по внешнему радиусу проделывает (пробегает) больший путь чем то колесо, которое вращается по внутреннему радиусу, а значит, что и скорость такого вращения колес будет разная, т.е. скорость колеса вращающегося (пробегающего) по внутреннему радиусу должна быть меньше той скорости колеса, которое вращается по внешнему радиусу.
Смотрите также: Что нужно знать прежде чем ездить по бездорожью
В этом как-раз непосредственно и заключается главная задача дифференциала, т.е. правильно распределять скорости вращения валов на выходе и соответственно самих колес.
Предназначение дифференциала автомобилей:
— позволяет ведущим колёсам вращаться с разными угловыми скоростями;
— неразрывно передаёт крутящий момент от двигателя на ведущие колёса.
Основная проблема, появившаяся на заре автомобильной эры, была решена с помощью применения дифференциала, теперь повороты машине можно проходить более безопасно и без пробуксовки колес, а отсюда соответственно и без чрезмерной нагрузки на трансмиссию, на шины и на сами подшипники колес. Но зато появилось другое неудобство.
Простейший дифференциал имеет одну яркую «особенность», благодаря которой он категорически не подходит для сложных, экстремальных дорожных ситуаций.
Когда у ведущих колес 100% сцепление с дорогой, то все будет идти хорошо и дифференциал будет исполнять свою функцию просто идеально, но стоит одному из колес попасть в ситуацию когда оно (шина) потеряет сцепление с дорогой, или попадет на другой тип грунта или на лед, то начнет вращаться именно то колесо, которое потеряло сцепление, а противоположенное стоящее на более цепком грунте просто останется неподвижным.
Смотрите также: Избыточная поворачиваемость и недостаточная поворачиваемость
Не вдаваясь в сами нюансы работы механизма можно просто констатировать факт, что дифференциал не меняет свой крутящий момент, он просто перераспределяет мощность между колесами и такая мощность будет всегда больше на том именно колесе, которое вращается быстрее. При пробуксовке колеса сопротивление его и крутящего момента будет минимальным, а значит чрезвычайно малым будет и крутящий момент передающийся с самого двигателя непосредственно на колесо, а значит и на противоположенном колесе этот крутящий момент будет ему соответствовать, то есть он будет минимальным.
Особенно видны и очень заметны недостатки этого классического дифференциала на спортивных автомобилях с большой мощностью, а также и на полноприводных машинах, которые рассчитаны на езду по бездорожью.
В этой связи инженеры и автопроизводители большинства автокомпаний начали искать новое решение с этой проблемой. Появилось большое количество (различных видов устройств) дифференциалов. Основные виды таковых нам и хотелось бы освятить в данной статье. А также нам хотелось бы рассказать своим читателям и об основных преимуществах и конкретных недостатках тех или иных видов этих устройств, и еще, на каких современных автомобилях можно сегодня встретить тот или иной тип дифференциалов.
Свободный дифференциал (Open Differential).
Суть его работы.
Разделяет крутящий момент двигателя на две оси, каждая из которых способна вращаться с различной скоростью.
Недостатки.
При потери сцепления колеса с дорогой крутящий момент на противоположном колесе тоже снижается (падает). В худшем варианте, у застрявшего автомобиля одно колесо будет свободно вращается, в то время, как противоположенное с лучшим сцеплением не сможет просто передать поверхности (дороге) достаточно крутящего момента, чтобы сдвинуть автомобиль с места.
Современные системы управления тягой компенсируют это, путем применения тормозов к потерявшему сцепление колесу. Но данный подход к проблеме помогает лишь отчасти, более сложный дифференциал, как правило действует быстрее и он более эффективен, чем тот же стандартный тип такого механизма.
На каких автомобилях его можно обнаружить.
Устанавливается на большинство автомобилей у которых «отсутствуют претензии» на нехватку большой мощности (они достаточно мощные), или у которых «отсутствуют амбиции» к любому бездорожью (внедорожники), а также на семейные седаны, на кроссоверы, на мини-вэны, на малолитражные машины, и т.д.
Блокируемый дифференциал (Locking Differential).
Как он работает.
При заблокированном дифференциале колеса машины будут постоянно вращаться с равными скоростями. В песке, в грязи и на снегу заблокированный дифференциал гарантирует, что крутящий момент продолжит поступать на колеса с более высокой тягой.
Недостатки.
В незаблокированном виде данный механизм ведет себя точно также, как и свободный дифференциал. Блокировка дифференциала на поверхности с высоким уровнем сцепных свойств, как например, на том же сухом асфальте, затрудняет поворачиваемость автомобиля и может нанести серьезный вред автомобильной трансмиссии.
На каких автомобилях его можно обнаружить.
Jeep Wrangler, Mercedes-Benz G-класса, Ram 2500 Power Wagon; опционально его можно поставить на большинство полноразмерных джипов и пикапов.
Самоблокирующийся дифференциал (Limited-slip Differential). Дифференциал повышенного трения.
Как он работает.
Самоблокирующийся дифференциал совмещает в себе две концепции,- свободную и блокируемую системы дифференциалов. Он способен функционировать большую часть времени как обычный дифференциал, а в нужный момент автоматически блокироваться, т.е. в тот момент, когда происходит проскальзывание одного из колес. Блокировка достигается за счет вязкостной муфты, или фрикционной муфты, или за счет сложной системы гидророторного типа. В военных автомобилях ставятся зубчатые или кулачковые самоблокирующиеся дифференциалы.
Недостатки.
Чисто механические дифференциалы повышенного трения являются реактивными. То есть, они не блокируются пока не произошла пробуксовка колеса.
На каких автомобилях его можно обнаружить.
Nissan 370Z со Sport пакетом (с вискомуфтой), Mazda MX-5 Miata (clutch-type), Scion FR-S/Subaru BRZ (helical gears).
Самоблокирующийся дифференциал с электронным управлением (Electronically Controlled Limited-slip Differential).
Как он работает.
Преимущества такого электронного управления в том, что повышается тяга в повороте и степень блокировки дифференциала можно настроить.
Например, если компьютер автомобиля определяет, что в повороте у него (автомобиля) избыточная поворачиваемость, то он может сильнее заблокировать дифференциал для того чтобы стабилизировать автомобиль.
Недостатки.
Как и в обычном дифференциале ограниченного скольжения его крутящий момент смещен в сторону и колеса более медленно вращающегося.
На каких автомобилях его можно обнаружить.
BMW M3 и M4, Cadillac ATS-V и CTS-V, Chevrolet Corvette с пакетом Z51, Ferrari 488GTB.
Активный дифференциал (Torque-vectoring Differential).
Как он работает.
Использует дополнительные редуктора, которые подключаются по команде электроники. Электроника собирает информацию со всех датчиков, а именно, о скорости автомобиля, о скорости вращения колес, о включенной передаче, об угле поворота рулевого колеса и о множестве других параметров.
Способен дозированно отправлять крутящий момент к каждому из ведущих колес.
С активным дифференциалом автомобиль может проходить повороты на больших скоростях.
Недостатки.
Системы активного дифференциала тяжелые, достаточно сложные и очень дорогие, они увеличивают расход топлива автомобиля.
На каких автомобилях его можно обнаружить.
Audi S4, S5 и S6; BMW X5 M и X6 M; Lexus RC F.