Впервые конструкции, принцип работы которых напоминал дифференциал, возникли еще до нашей эры в Китае. В начале 18 века Джозеф Вильямсон установил дифференциальное устройство в час, а спустя немногим больше века Ричард Робертс получил патент на дифференциал, который можно было использовать в дорожной технике. В 1897 году впервые появился дифференциал на паровом автомобиле Ширера. Начало 1980-х годов ознаменовалось тем, что самоблокирующиеся дифференциалы пришли в автоспорт, а затем постепенно переселились и на дорожные версии. В современных авто распределение крутящего момента на колеса все чаще контролируется электроникой.
Как устроен дифференциал?
Устройство свободного дифференциала включает шестерни полуосей, ведомую шестерню главной передачи, ведущую шестерню главной передачи, сателлиты и корпус.
Дифференциал в автомобиле разделяет крутящий момент между левым и правым колесами (иначе межколесный дифференциал) или между задней и передней осями (то есть межосевой дифференциал). Польза от устройства заметна, например, при прохождении поворотов, когда наружное колесо вращается быстрее внутреннего. Однако в то же время есть и минусы, когда на льду или в грязи автомобиль начинает буксовать.
Принцип действия
Ведомая шестерня главной передачи передает крутящий момент на корпус и сателлиты, зацепленные с шестернями полуосей. Когда скорость вращения колес одинакова, сателлиты остаются неподвижными по отношению к своей оси. Но как только угловые скорости начинают отличаться – одна покрышка буксует или машина входит в поворот, – сателлиты, приходя в движение, компенсируют разницу в оборотах левого и правого колес.
Для реализации крутящего момента на колесе, необходима противодействующая сила. Например, в случае с колодцем противодействующая сила создается ведром с водой, которое тянет веревку вниз. Чтобы вытащить ведро из колодца, необходимо приложить к ручке достаточное усилие. Именно такое усилие, умноженное на плечо, и называется крутящим моментом. А когда противодействие исчезает, например, веревка обрывается, ручка колодца крутится вхолостую.
Так же происходит, когда, например, одно из колес оказывается на льду. Противодействующая сила отсутствует, потому что колесо не может зацепиться, и в итоге исчезает крутящий момент. А поскольку свободный дифференциал разделяет тягу равномерно на колеса, крутящий момент исчезает и на соседнем. Поэтому, чтобы поднять крутящий момент в такой ситуации, нужно блокировать буксующее противоположное колесо, создав тем самым противодействующую силу.
Приведу пример работы свободного симметричного дифференциала на полноприводном автомобиле. В обычных условиях крутящий момент поровну расходится на все колеса, т.е. по 25% на каждое. Если одно колесо попадает на лед, крутящий момент падает до нуля, поскольку нет сцепления с покрытием. Если на одном колесе исчезает крутящий момент, то и на соседнем колесе его не будет, поскольку установлен симметричный межколесный дифференциал.
Между осями ситуация повторяется из-за действия симметричного межосевого дифференциала.
Поэтому если нет крутящего момента на передней оси, он упадет до нуля и на заднем. Получается, что на всех ведущих отсутствует тяга.
Если мы заблокируем межосевой дифференциал, получится жесткая межосевая связь, и хотя на передних колесах по-прежнему крутящий момент равен нулю, но тяга появилась на задней оси – соответственно на каждое колесо по 50%.
Другие виды дифференциалов
В современных автомобилях крутящий момент между колесами распределяет чаще всего свободный симметричный дифференциал, в то время как для распределения крутящего момента между осями используют несимметричные дифференциалы, которые делят тягу в разных долях. Они управляются электроникой, отсюда более сложное их устройство и более высокая стоимость, но, если их правильно настроить, они помогут эффективнее распределить крутящий момент. На радиоуправляемые модели также могут устанавливать дифференциалы, принцип работы которых и устройство такие же, как у настоящих.
Добавлено: 30.12.2011 15:03
