Planetová převodovka v detailu. Princip činnosti automobilového diferenciálu

Hlavním úkolem převodovky v konstrukci jakéhokoli automobilu je změnit převodový poměr získaný z elektrárna a přenos rotace na hnací kola.

Pokud vezmeme v úvahu konstrukci vozu s pohonem zadních kol, pak jeho převod zahrnuje převodovku (mění se převodový poměr), kardanový převod (jehož pomocí se rotace přenáší na zadní hnací nápravu) a převodovka (přenáší rotaci na hřídele náprav, ke kterým jsou připevněna kola). Ale v tomto provedení je jedna vlastnost - kola se v určitých případech musí otáčet různými rychlostmi. A aby toho bylo dosaženo, byl do převodovky přidán další uzel - diferenciál vozu.

1 - skříňka diferenciálních satelitů, vpravo;
2 - šroub satelitní skříňky;
3 - opěrná podložka ozubeného kola;
4, 8 - boční ozubená kola;
5 - satelitní nosná podložka;
6 - satelity;
7 - osa satelitů;
9 - levý rámeček diferenciálních satelitů.

K čemu je diferenciál?

Při přímočarém pohybu není diferenciál v zásadě potřeba, protože hnací kola se točí stejnou rychlostí. Často je ale potřeba předjíždět a zatáčet. V tomto případě kola jedou po různých poloměrech, to znamená, že vzdálenost ujetá při otáčení na kolech stejné nápravy je různá. Kolo pohybující se po vnitřním poloměru urazí mnohem kratší vzdálenost než kolo pohybující se po vnějším.

Pokud je současně zajištěn stejný přenos rotace na každé z kol, pak jedno z nich začne prokluzovat a dojde k velkému zatížení převodových prvků. V důsledku toho je zvýšená a vysoká pravděpodobnost poškození hnacích prvků.

Aby k tomu nedocházelo, je nutné přerozdělit rotaci na kola v souladu s jízdními podmínkami. Jinými slovy, je nutné, aby při průjezdu zatáčky kolo pohybující se po vnitřním poloměru zpomalilo a kolo pohybující se po vnějším zrychlilo. To je přesně to, co poskytuje automatický diferenciál přidaný do konstrukce převodovky.

Typy a vlastnosti diferenciálů

Video: GPS Navigator - popis a test

V místě instalace existují dva typy diferenciálů:

1. Mezikolo.
2. Interaxální.

První se používá u všech osobních automobilů s jednou přední nápravou a má za úkol pouze plnit svou funkci. U vozů s pohonem zadních kol je umístěn v zadní nápravě a je namontován na převodovce. To znamená, že převodovka nepřenáší rotaci na hřídel nápravy přímo, ale přes diferenciál.

Pokud jde o vozy s pohonem předních kol, pak z důvodu nepřítomnosti hnací ústrojí a můstek s převodovkou, rotace se přenáší přímo na diferenciál (jsou umístěny ve stejném krytu) a z něj již jde na hnací hřídele.

Středový diferenciál se používá na auta s pohonem všech kol, ve kterém vedou obě osy. Tam je potřeba pro správné rozložení výsledné rotace podél os při pohybu přes nerovnosti. Například auto jede do kopce, v důsledku čehož je zadní náprava v nízké poloze vůči přední. V důsledku toho se hmotnost vozu přerozdělí, začne vyvíjet větší tlak na zadní část a nainstalovaná jednotka v tomto případě zvyšuje točivý moment na zadních hnacích kolech. A na sjezdech se vše dělá přesně naopak.

Vozy s pohonem všech kol zároveň vyžadují i ​​rozložení rotace na kola, takže využívají celkem 3 diferenciály (1 - mezinápravový a 2 - mezikolový).

Konstrukce, princip činnosti diferenciálu

Diferenciály používané na autech jsou vyrobeny na bázi konvenční planetové převodovky. Jeho hlavní součásti jsou:

• pouzdro, je to také pohár (působí jako vedoucí prvek);
• satelity;
• hnaná ozubená kola;

Video: Jak funguje diferenciální řízení / Jak funguje diferenciální řízení (v ruštině)

Tento design lze použít odlišné typy ozubená kola:

1. Válcový.
2. Kónický.
3. Červ;

Video: Diferenciál, přehled konstrukce, princip činnosti

Převodovka se skládá ze dvou ozubených kol (malé náběhové a velké hnané). Často poháněné kvůli své velikosti se také nazývá ozubené kolo. Zde je k ní kalíšek připevněn pomocí šroubové spojení. Uvnitř misky jsou osičky pro uchycení satelitů. Jejich počet se může lišit v závislosti na hodnotě točivého momentu. Na osobních vozech, kde není úsilí nijak zvlášť vysoké, jsou instalovány dva satelity, na SUV jejich počet může být 4 kusy.

Satelity jsou v neustálém záběru s pravým a levým hnaným ozubeným kolem (druhé jsou vložené mezi první). Hnaná ozubená kola jsou upevněna pomocí spline spojení na nápravových hřídelích (u vozů s předním náhonem jsou spojeny s hnacími hřídeli).

Počet zubů na hnaných kolech může být buď stejný (symetrický diferenciál), nebo různý (asymetrický). První typ zajišťuje rozložení rotace podél poloos ( hnací hřídele) ve stejném poměru, zatímco druhý to dělá v přesně definovaných hodnotách.

Kvůli těmto vlastnostem se symetrický typ používá jako mezikolo a asymetrický typ se používá jako mezinápravový diferenciál.

Planetová sestava funguje takto: při přímočarém pohybu dostávají obě kola hnací nápravy stejný odpor od vozovky. Rotace přijímaná z převodovky se přenáší na hnané kolo převodovky a s ní se otáčí miska diferenciálu s v ní uloženými satelitními nápravami. Protože je odpor stejný, přenášejí satelity točivý moment na hnaná kola ve stejném poměru, to znamená, že jejich rychlost otáčení a s nimi i hřídele náprav jsou stejné. V tomto případě satelity pouze vysílají rotaci, zatímco samy zůstávají vůči svým osám nehybné.

Při vjezdu do zatáčky se kola začnou zajíždět různé poloměry. V tomto případě chození po vnitřním poloměru dostává větší odpor než vnější. Tento odpor zajišťuje zpomalení otáčení hnaného ozubeného kola, díky kterému se satelity začnou otáčet na nápravách. V důsledku začátku pohybu satelitů se zvyšuje rychlost otáčení hřídele vnější nápravy kola, to znamená, že dochází ke změně úhlových rychlostí nápravových hřídelů (hnacích hřídelí). Je pozoruhodné, že celková rychlost rotace obou poloos odpovídá rychlosti otáčení ozubeného kola převodovky, ale dvojnásobná. Točivý moment se v tomto případě nemění z rozdílu úhlových rychlostí a je rozdělen rovnoměrně mezi hnací kola.

V důsledku takového provozu jednotky při zatáčení je možné zabránit vzniku prokluzu a zvýšení zatížení převodových prvků.

Uzávěrka diferenciálu

Hydraulická uzávěrka diferenciálu

Ale automobilový diferenciál Tady je značná nevýhoda, což se projeví v případě, kdy odpor proti otáčení na jednom z kol zcela zmizí (např. upadl na kluzká oblast silnice). V důsledku zvláštností práce má kolo, které ztratilo odpor vozovky, maximální nárůst úhlové rychlosti. To znamená, že ve skutečnosti se veškerá rotace přenáší pouze na něj, zatímco druhé kolo se zastaví kvůli odporu.

V důsledku toho je auto nepojízdné, protože kvůli nízký odpor na jednom kole klesne i točivý moment na něm. A jelikož diferenciál funguje symetricky, moment na druhém kole je také velmi malý a zjevně nestačí k jeho otáčení. K vyřešení tohoto problému stačí zpomalit rotaci prokluzujícího kola, čímž se zvýší točivý moment na něm, a tedy na druhém kole. A k tomu se používají uzávěrky diferenciálů.

Video: Uzávěrka diferenciálu pro UAZ, typ a princip činnosti

Je to jednoduché - pokud zajistíte tuhé spojení jedné hřídele nápravy s miskou diferenciálu, pak se prostě nemůže otáčet rychleji než ozubené kolo převodovky. Z tohoto důvodu nedojde k žádnému přerozdělení rotace, točivý moment na obou nápravových hřídelích bude stejný a bude stačit k zajištění rotace kola, na kterém je odpor, to znamená, že vůz bude schopen pohybovat, i když ztratí odpor na jednom z kol.

Uzávěrky diferenciálu se liší stupněm zablokování a jsou dodávány s:

1. Kompletní.
2. Částečné blokování.

Úplný je popsán výše a naznačuje, že existuje tuhé spojení prvků diferenciálu stroje, ve skutečnosti prostě přestane plnit své funkce a točivý moment je aplikován rovnoměrně na obě nápravové hřídele.

Při částečném blokování je přenos síly mezi základními prvky sestavy omezen na určitou hodnotu, což zajišťuje zvýšení točivého momentu na kole, které dostává zvýšený odpor.

Správa blokování

Uzávěrku lze namontovat na jakýkoli diferenciál automobilu, jak mezikolový, tak interaxiální. Přitom u vozů s pohonem všech kol nebývá diferenciál přední nápravy vybaven uzávěrkou, aby neovlivňoval ovladatelnost vozu. Aktivaci případného blokování lze provést ručně a automatický režim.

Manuální zařazení znamená nucenou uzávěrku diferenciálu, to znamená, že se aktivuje pouze v případě potřeby. V tomto případě řidič zapojí pohon, čímž vznikne tuhé spojení základní prvky rozdíl mezi sebou.

Blokovací pohon může být:

• mechanické;
• hydraulické;
• pneumatický;
• elektromechanické;

Hlavní nevýhoda ručního ovládání spočívá v nutnosti dodržovat provozní podmínky. Například zablokovaný diferenciál může poškodit převodovku, pokud jsou obě kola na silnici s dobrou trakcí. To se může stát například tehdy, když řidič po zdolání terénu zapomněl v autě odemknout diferenciál.

Typy samosvorných diferenciálů

Diferenciály, u kterých dochází k zablokování v automatickém režimu, se nazývají samosvorné. V nich za určitých podmínek dochází k nezávislému zablokování bez jakékoli účasti řidiče. Stejným způsobem se odemkne.

Video: Kardan Hlavní převodový diferenciál

Nejjednodušším samosvorným diferenciálem je diferenciál diskový, který má ve své konstrukci doplňkový prvek- balíček třecích kotoučů, z nichž jedna část je pevně spojena s miskou diferenciálu a druhá - s jednou z náprav. V tomto případě jsou disky přitisknuty k sobě.

Takový zámek funguje velmi jednoduše: při přímočarém pohybu stroje se miska a hřídel osy otáčejí stejnou rychlostí a s nimi i třecí paket.

V případě zvýšení úhlové rychlosti na jedné z poloos se začne otáčet rychleji než pohár. V tomto případě jedna část třecího balíku (upevněná na nápravě) zrychluje vzhledem k druhé. A jelikož jsou stlačeny, vzniká mezi nimi třecí síla, která brání nárůstu úhlové rychlosti, respektive roste točivý moment na kole s vysokým odporem.

Viskózní spojka funguje zhruba stejně, jde také o viskózní spojku, což je dnes již celkem běžný způsob uzamčení diferenciálu v automatickém režimu. Ale kvůli velkému celkové rozměry nepoužívá se jako mezikolový zámek. Spojka je instalována pouze na středovém diferenciálu jako pomocné zařízení a v některých případech ji zcela nahrazuje.

Konstrukce této spojky je následující: je v ní umístěno utěsněné pouzdro se svazkem kotoučů, jehož jedna polovina je pevně spojena s hnacím hřídelem (ze kterého je přiváděna rotace) a druhá s hnaným.

Viskózní spojka demontována

Celý prostor mezi kotouči je vyplněn dilatační kapalinou, jejíž zvláštností je zvýšená viskozita při míchání.

Viskózní spojka funguje v podstatě stejně jako zámek disku. Dokud se hřídele otáčejí stejnou rychlostí, nedochází k promíchávání kapaliny umístěné mezi kotouči. Jakmile však dojde k rozdílu v rychlostech otáčení, disky začnou zasahovat do kapaliny, což ji činí viskóznější. V důsledku zvýšení viskozity kapaliny, která může při velkém rozdílu rychlostí prakticky ztuhnout, dochází k vyrovnání úhlové rychlosti na hřídelích.

K dispozici je také elektronická uzávěrka diferenciálu, která se používá na mezinápravovém diferenciálu vozidla. Navíc jako hlavní pracovní prvek v něm je protiblokovací systém brzdy.

Takový zámek má své vlastní označení -, jehož podstatou je, že v případě zvýšení úhlové rychlosti na jednom hnacím kole, brzdový systém jej brzdí, čímž zvyšuje točivý moment na druhém kole.

Při výběru SUV se mnoho kupujících muselo v popisu konkrétního modelu setkat s pojmem „elektronická uzávěrka diferenciálu“. Ale co to je a jak tento diferenciál funguje, ne všichni potenciální majitelé vozů této třídy vědí. V našem dnešním materiálu vám podrobně řekneme, k čemu je diferenciál, jaké jsou jeho odrůdy a na kterých autech je instalován.

Na fotce samosvorné diferenciály

Historie vzniku a účel diferenciálu

U vozidel vybavených motorem s vnitřním spalováním, diferenciál se objevil několik let po jejich vynálezu. Faktem je, že první exempláře strojů poháněných motorem měly velmi špatnou ovladatelnost. Obě kola na stejné nápravě se při zatáčení otáčela stejnou úhlovou rychlostí, což vedlo k prokluzu kola pohybujícího se po vnějším, větším než vnitřním průměru. Řešení problému se našlo jednoduše: konstruktéři prvních vozů se spalovacími motory si vypůjčili diferenciál z parních vozíků – mechanismus, který v roce 1828 vynalezl francouzský inženýr Oliver Pecke-Rom. Jednalo se o zařízení sestávající z hřídelí a ozubených kol, přes které se točivý moment od motoru přenáší na hnací kola. Ale po instalaci diferenciálu na auto byl objeven další problém - prokluzování kol, které ztratilo trakci.

To se obvykle projevilo, když se auto pohybovalo po silnici pokryté ledovými plochami. Potom se kolo, které spadlo na led, začalo otáčet větší rychlost než ten, který byl na zemi nebo betonu, což nakonec vedlo ke smyku vozu. Pak se konstruktéři zamysleli nad vylepšením diferenciálu tak, že kdy podobné podmínky obě kola se otáčela stejnou rychlostí a auto se nedostalo do smyku. První, kdo experimentoval s vytvořením samosvorného diferenciálu, byl Ferdinand Porsche.

Trvalo mu tři roky, než vyvinul, otestoval a uvedl na trh takzvaný vačkový diferenciál – první mechanismus s omezeným prokluzem, který byl instalován u prvních modelů. značky Volkswagen. Následně inženýři vyvinuli různé typy diferenciálů, o kterých bude řeč níže.

U automobilu plní diferenciál tři funkce: 1) přenáší z motoru na hnací kola, 2) nastavuje kola na různé úhlové rychlosti, 3) slouží v kombinaci s koncovým převodem.

Diferenciální zařízení

Vylepšené automobilových designérů diferenciál je uspořádán ve tvaru planetová převodovka, kde je přenášen točivý moment z motoru kardanový hřídel a kuželové kolo na skříni diferenciálu. To zase směruje točivý moment na dva převodové stupně a ty již rozdělují moment mezi hřídele náprav. Spojka mezi satelitními ozubenými koly a hřídelemi náprav má dva stupně volnosti, což umožňuje jejich otáčení při různých úhlových rychlostech.

Diferenciál tedy zajišťuje různou rychlost otáčení kol umístěných na stejné nápravě, což také zabraňuje prokluzování při zatáčení. Po svém vynalezení měl vůz dva a později tři (se středovým) diferenciály, které rozdělovaly točivý moment mezi hnací nápravy.

Už teď je jasné, že bez diferenciálu se neobejde ani jedno auto. Vpředu a vozidla s pohonem zadních kol je umístěn na hnací nápravě. Pokud má vůz dvojitou hnací nápravu, pak jsou v konstrukci převodovky použity dva diferenciály – jeden pro každou nápravu. V vozidla s pohonem všech kol existují dva diferenciály (u modelů s pohonem všech kol jeden pro každou nápravu) nebo tři (u modelů se stálým pohonem všech kol jeden pro každou nápravu, plus středový diferenciál, který rozděluje točivý moment mezi nápravy). Kromě počtu mechanismů instalovaných na vozech s odlišné typy pohony se diferenciály rozlišují podle typu blokování.

Odrůdy diferenciálů

Podle typu blokování se diferenciály dělí na dvě - manuální a elektronické blokování. Manuální, jak název napovídá, provádí řidič ručně pomocí tlačítka nebo páčkového spínače. V tomto případě jsou satelitní převody mechanismu zablokovány, hnací kola se pohybují stejnou rychlostí. U SUV je obvykle k dispozici manuální uzávěrka diferenciálu.

Elektronická nebo automatická uzávěrka diferenciálu se provádí pomocí elektronický blok ovládání, které analyzuje stav povrchu vozovky (s využitím informací ze senzorů a systém kontroly trakce), blokuje satelitní ozubená kola sama.

Elektronicky řízený zadní diferenciál range rover Sport

Podle stupně zablokování se toto zařízení dělí na diferenciál s úplné zablokování a diferenciál s částečnou uzávěrkou satelitních převodů.

Úplná uzávěrka diferenciálu znamená 100% zastavení otáčení satelitního ozubeného kola, při kterém samotný mechanismus začne plnit funkci konvenční spojky a přenáší ekvivalentní točivý moment na obě nápravové hřídele. V důsledku toho se obě kola otáčejí stejnou úhlovou rychlostí. Pokud jedno z kol ztratí trakci, veškerý točivý moment se přenese na kolo s lepší úchop, která vám umožní překonat neprůchodnost. Takové diferenciální zařízení se používá na SUV a dalších.

Částečná uzávěrka diferenciálu zahrnuje neúplné zastavení otáčení satelitních ozubených kol, to znamená prokluzování. Tohoto efektu je dosaženo díky tzv. samosvorným diferenciálům. Podle toho, jak tento mechanismus funguje, se dělí na dva typy: Speed ​​​​sensitive (funkce s rozdílem úhlových rychlostí otáčení poloos) a Torque sensitive (funkce s poklesem točivého momentu na jedné z poloos -sekery). Takové diferenciální zařízení se používá na SUV Mitsubishi Pajero, Audi s , BMW s Systém X-Drive a tak dále.

Diferenciály patřící do skupiny Speed ​​sensitive mají jiný design. Existuje mechanismus, ve kterém viskózní spojka hraje roli diferenciálu. Jedná se o zásobník umístěný mezi hřídelí nápravy a rotorem kardanový hřídel, naplněné speciální viskózní kapalinou, ve které jsou zase ponořeny disky, kloubově spojené s hřídelí nápravy a rotorem. Když se úhlová rychlost otáčení kol liší (jedno kolo se otáčí rychleji než druhé), disky v nádrži se také začnou otáčet různými rychlostmi, ale viskózní kapalina postupně vyrovnává jejich rychlost a podle toho i točivý moment. Jakmile se úhlové rychlosti obou kol srovnají, viskózní spojka se vypne. Podle svých charakteristik je viskózní spojka méně spolehlivá než třecí diferenciál, tak se instaluje na vozidla určená k překonávání terénních středních popř sportovní úpravy auta.

Dalším diferenciálním mechanismem patřícím do skupiny citlivé na rychlost je gerotorový diferenciál. Zde hraje roli blokování, na rozdíl od viskózní spojky olejové čerpadlo a třecí desky, které jsou namontovány mezi skříní diferenciálu a satelitním převodem nápravových hřídelů. Princip činnosti je však v mnoha ohledech podobný jako u viskózní spojky: když dojde k rozdílu v úhlových rychlostech hnacích kol, čerpadlo čerpá olej na třecí desky, které pod tlakem zablokují těleso diferenciálu a převodem nápravy, dokud se otáčky kol nevyrovnají. Jakmile k tomu dojde, čerpadlo přestane fungovat a zablokování je deaktivováno.

Rozdílné provedení mají také diferenciály patřící do skupiny Torque sensitive. Existuje například mechanismus, který využívá třecí diferenciál. Jeho rysem je rozdíl v úhlových rychlostech otáčení kol, když se vůz pohybuje v přímém směru a v zatáčce. Při jízdě po rovné silnici je úhlová rychlost obou kol stejná a v zatáčce je její hodnota pro každé kolo jiná. Toho je dosaženo instalací třecí spojky mezi skříň diferenciálu a satelitní převod, která pomáhá zlepšit přenos točivého momentu na kolo, které ztratilo trakci.

Další typ diferenciálů je s hypoidním (šnekovým nebo šroubovým) a šikmým ozubením. Jsou podmíněně rozděleny do tří skupin.

První je s hypoidním ozubením, u kterého má každý hřídel nápravy vlastní satelitní ozubená kola. Jsou vzájemně kombinovány pomocí čelního ozubení, přičemž osa ozubení je kolmá na poloosu. Dojde-li k rozdílu úhlových rychlostí hnacích kol, jsou ozubená kola poloos zaklíněna, vzniká tření mezi skříní diferenciálu a ozubenými koly. Dochází k částečnému zablokování diferenciálu a točivý moment se přenáší na nápravu, jejíž úhlová rychlost je menší. Jakmile se úhlové rychlosti kol vyrovnají, zámek se deaktivuje.

Druhý je se šikmým ozubením, u kterého má každý hřídel nápravy také svá satelitní ozubená kola (jsou spirálová), ale jejich osy jsou rovnoběžné s hřídelemi náprav. A tyto jednotky jsou vzájemně kombinovány pomocí spirálového ozubení. Satelity v tomto mechanismu jsou instalovány ve speciálních výklencích na skříni diferenciálu. Když se úhlová rychlost otáčení kol liší, dochází k zaklínění ozubených kol a ty, které se spojují s ozubenými koly ve výklencích skříně diferenciálu, je částečně blokují. V tomto případě je točivý moment směrován na hřídel nápravy, jehož rychlost otáčení je nižší.

Třetí - se šikmými ozubenými koly nápravových hřídelů a šikmými ozubenými koly satelitů, které jsou vzájemně rovnoběžné. Tento typ se používá ve stavebnictví středový diferenciál. Díky planetové konstrukci diferenciálu je možné pomocí částečného blokování přenést točivý moment na tu nápravu, jejíž úhlová rychlost otáčení kol je nižší. Rozsah takového posunu je velmi široký – od 65/35 do 35/65. Při stanovení ekvivalentní úhlové rychlosti otáčení kol předních a zadní náprava diferenciál je odemčený.

Tyto skupiny diferenciálů byly široce používány v automobilovém průmyslu: jsou instalovány jak na „civilních“ modelech, tak na sportovních.

V případě automobilu je diferenciál zodpovědný za rozdělování točivého momentu mezi hnací kola a také umožňuje, aby se kola za určitých podmínek otáčela různými úhlovými rychlostmi.

Přečtěte si v tomto článku

Kde je diferenciál v převodovém ústrojí automobilu, typy diferenciálů

Jak víte, auta mají pohon předních kol, pohon zadních kol a pohon všech kol. Ohledně umístění diferenciálu:

• pokud je pohon realizován na předních kolech, je diferenciál umístěn sám o sobě;
• na auto s pohonem zadních kol diferenciál je instalován v klikové skříni zadní náprava;
• u vozidel s pohonem všech kol je pro pohon hnacích kol diferenciál v klikové skříni přední a zadní nápravy a pro pohon hnacích náprav je mechanismus instalován v přenosový box(leták).

Diferenciály jsou také mezikolové a mezinápravové. Pokud je pro pohon hnacích kol použit diferenciál, jedná se o mezinápravový diferenciál. Středový diferenciál je oproti vozidlům s pohonem všech kol umístěn mezi hnacími nápravami.

Pokud jde o zařízení a konstrukční vlastnosti, diferenciál je založen na planetové převodovce. Vzhledem k typu převodu, který je v převodovce použit, může být diferenciál (reduktor): kuželový, válcový, šnekový. Nyní se podívejme na zařízení a princip fungování diferenciálu podrobněji.

Diferenciální zařízení a princip činnosti

Začněme prvním typem. Kuželový diferenciál bude často plnit funkci mezikolového diferenciálu. Válcový diferenciál se obvykle vyskytuje u pohonu všech čtyř kol a je umístěn mezi nápravami. Šnekový diferenciál je univerzální, což umožňuje umístit mechanismus jak mezi kola, tak jej použít jako mezinápravový.

V tomto případě je nejběžnější kuželový diferenciál a základní prvky jeho konstrukce se aktivně používají v zařízení jiných typů diferenciálů. Z tohoto důvodu zvažte zařízení a princip činnosti kuželového diferenciálu jako příklad.

• Takže kuželový diferenciál, jak je uvedeno výše, ve skutečnosti je planetová převodovka. Konstrukce zahrnuje poloaxiální ozubená kola a satelity, které jsou umístěny ve skříni (miska diferenciálu).

Na těle od hlavní ozubené kolo točivý moment se přenáší, pak je přenášen přes satelity na boční ozubená kola. Také hnané kolo koncového převodu je namontováno na tělese (pevné uložení). Nápravy jsou instalovány v karoserii, satelity se otáčejí na osách.

Samotné satelity, které implementují funkci planetového převodu, umožňují připojení skříně a bočních převodů. Vzhledem k množství přenášeného točivého momentu lze do konstrukce diferenciálu integrovat 2 nebo 4 čtyři satelity.

Centrální kola (polonápravová kola) přenášejí točivý moment na hnací kola vozu. Převod se uskutečňuje přes poloosy, spojení poloosových kol a poloos je provedeno drážkováním.

Boční ozubená kola jsou levá a pravá, se stejným nebo různým počtem zubů. Pokud je počet zubů stejný, pak se jedná o symetrický diferenciál, u zařízení asymetrických diferenciálů se používá jiný počet zubů na levém a pravém ozubeném kole.

V prvním případě vám symetrický diferenciál umožňuje rozdělovat točivý moment podél os rovnoměrně a bez ohledu na velikost úhlových rychlostí hnacích kol.

Takový diferenciál se používá pro montáž mezi kola (symetrický mezinápravový diferenciál). Asymetrický diferenciál je schopen sdílet točivý moment v jednom nebo druhém poměru. Tato funkce umožňuje jeho použití mezi hnacími nápravami.

Nyní přejděme k principům diferenciálu. Za prvé, symetrický diferenciál pracuje ve třech hlavních režimech. První režim je jízda v přímém směru, druhý je jízda v zatáčce, třetí je jízda po silnici s špatný úchop(bahno, led atd.).

Když se vůz pohybuje rovně, kladou kola stejný odpor. Dochází k přenosu točivého momentu z hlavního ozubeného kola na skříň diferenciálu. Satelity se pohybují spolu s tělem, které zase přenášejí točivý moment na hnací kola.

Vzhledem k tomu, že se satelity neotáčejí na nápravách, je pohyb bočních ozubených kol prováděn se stejnou úhlovou rychlostí, frekvence otáčení levého a pravého ozubeného kola je rovna frekvenci otáčení hlavního ozubeného kola poháněného .

Pokud však vůz vjede do zatáčky, kolo, které je blíže středu (vnitřní pohon), je zatíženo více a začne pociťovat větší odpor ve srovnání s vnějším kolem (nejdále od středu zatáčky).

V důsledku zvýšení zátěže vnitřní boční ozubené kolo poněkud zpomalí rotaci a to vede k tomu, že se satelity začnou otáčet kolem své osy. Takové otáčení satelitů vede ke zvýšení rychlosti otáčení vnějšího bočního ozubeného kola.

• V praxi možnost pohonu kol s různými úhlovými rychlostmi umožňuje zatáčet bez prokluzu. Mimochodem, točivý moment je stále rovnoměrně distribuován na hnací kola.

Pokud auto uvízne v blátě, sněhu nebo ledu, jedno kolo klade větší odpor než druhé. V tomto případě diferenciál (díky své konstrukci) iniciuje zrychlené otáčení protáčecího kola, zatímco druhé kolo zpomaluje.

Nedostatečné spojení s povlakem vám však neumožňuje získat velký točivý moment na prokluzujícím kole a funkce symetrického diferenciálu vám také nedovolí vyvinout správný okamžik na druhém kole. Často v tomto případě auto prostě nemůže pokračovat v dalším pohybu.

Východiskem ze situace je potřeba zvýšit točivý moment na kole, které neprokluzuje. K tomu je třeba zablokovat diferenciál. Z tohoto důvodu mají SUV další příležitost uzávěrka diferenciálu, přitom osobní vozy a dokonce i některá moderní rozpočtová „SUV“ jsou o takovou funkci ochuzena.

Přečtěte si také

Zařízení a princip činnosti manuální převodovky. Druhy mechanické boxy(dvouhřídelový, tříhřídelový), vlastnosti, rozdíly

Když se vůz pohybuje v zatáčkách, kola hnací nápravy urazí dráhu různé délky. Aby pneumatiky neprokluzovaly, musí se kola otáčet různými rychlostmi. Zvažte: co je diferenciál a princip jeho fungování, jaké jsou odrůdy.

co to je?

Diferenciál je mechanismus, který umožňuje kolům hnací nápravy otáčet se různými rychlostmi a dodávat jim stejný kroutící moment. U převodovky s jednou hnací nápravou je diferenciál instalován mezi pohony kol (křížová náprava). U vozů s pohonem všech kol může být umístěn mezi předními nápravami (interaxle).

Součin tažné síly a poloměru kola udává točivý moment, který musí diferenciál přenést na kola. Když je trakce špatná nebo je jedno kolo vyřazené, je na kole velmi malý nebo žádný točivý moment a trakce a vozidlo nebude moci pokračovat v jízdě. To je vlastnost diferenciálu s kuželovým ozubením, který se rozšířil. Tento typ diferenciálu se nazývá symetrický, protože rovnoměrně rozděluje točivý moment mezi kola.

Satelit totiž funguje jako rovnoramenná páka a přenáší pouze stejné síly na ozubená kola hřídele nápravy a tím i na hnací kola. Pokud má jedno z kol malou trakci chodník, pak je efektivní točivý moment na něm malý, respektive symetrický diferenciál přivede stejnou sílu na druhé kolo. To znamená, že pokud jedno kolo prokluzuje, tažná síla na druhém je nulová, což negativně ovlivňuje průchodnost.

K jeho vylepšení na autech se používají úplné nebo částečné uzávěrky diferenciálů, jejichž stupeň se odhaduje podle koeficientu uzávěrky.

Koeficient blokování (Kb) - poměr točivého momentu na opožděném kole k momentu na oběžném kole. Jeho hodnota pro symetrický diferenciál je vždy 1, pro diferenciály s omezenou svorností od 1 do 5. Čím více Kb, tím více lepší průchodnost auto. To znamená, že při Kb = 3 bude moment na zpožděném kole třikrát větší než na prokluzujícím. Ale moment na kole v této sekundě bude možný od 20 do 70%, v závislosti na možnosti blokovacího mechanismu.

Existuje několik typů diferenciálů.

Kompletní uzávěrka diferenciálu

Nucená uzávěrka diferenciálu se používá hlavně na SUV a nákladní automobily ke zlepšení terénních schopností. Zapíná se klíčem v kabině podle potřeby. Při jízdě na suchém povrchu je velmi důležité deaktivovat zámek, aby se zabránilo zlomení hřídelí nápravy.

Příkladem je uzávěrka středového diferenciálu na VAZ-2121. Je přinucen k akci řidičem. Úhlové rychlosti kol jsou zde vždy stejné, což odporuje podmínkám pro jízdu vozu v zatáčce, vede k opotřebení pryže a špatné ovladatelnosti na tvrdém povrchu.

viskózní spojka

Viskózní spojka je vícelamelová spojka, ve které přenášený moment se zvětšuje se zvětšováním rozdílu mezi otáčkami hnacího a hnaného hřídele. Používá se ve zjednodušených permanentních systémech pohon všech kol a jako blokovací mechanismus pro diferenciály.

Princip činnosti viskózní spojky je založen na speciálních vlastnostech speciální silikonové kapaliny: když teplota stoupá, její viskozita neklesá, jako např. u oleje, ale roste. Viskózní spojka je válec naplněný silikonovou kapalinou. Uvnitř je balík děrovaných kotoučů připojených jedním, respektive k hnacímu a hnanému hřídeli.

V převodovka pohonu všech kol na normální podmínky hřídele se otáčejí přibližně stejnou rychlostí: vstupní hřídel je poháněn kroutícím momentem od hlavní hnací nápravy a výstupní hřídel otáčí koly, ke kterým je připojen. Při prokluzu kol hlavní hnací nápravy vstupní hřídel točí se rychleji než výkon (stroj prakticky stojí), kapalina se zahřívá třením na kotoučích a spojka začíná přenášet větší okamžik na výstupní hřídel.

Významnou nevýhodou viskózní spojky je to, že aktivaci spojky vyžaduje čas a je obtížné najít její optimální charakteristiku. Proto mnoho výrobců odmítá používat viskózní spojku ve prospěch elektronicky řízená lamelové spojky.

Thorsen

Z angličtiny. TORQUE - točivý moment a "SENSING" - citlivý, tzn citlivý na točivý moment. Satelity jsou umístěny ve skříni kolmo k její ose, vzájemně spojeny ve dvojicích pomocí čelního ozubeného kola a s bočními ozubenými koly spojeny šnekovým kolem. Poloaxiální ozubené kolo spojené se zpožděným kolem zase otáčí satelitem, který s ním zabírá, který zase otáčí druhým satelitem a nápravovým kolem.

Takové tuhé kinematické spojení poskytuje kolům vozu možnost otáčení jiná rychlost. Třecí síly vznikající ve šnekovém soukolí z rozdílu momentů na kolech provádějí uzávěrku diferenciálu. Nevýhodou konstrukce je složitost výroby, montáže celku a opravy.

klidný

Satelity jsou uspořádány ve dvou řadách rovnoběžně s osou rotace těla. Navíc nejsou namontovány na osách, ale jsou umístěny v otvorech těla uzavřených na obou stranách. Pravá řada satelitů (může jich být 3 až 5) zabírá s pravým ozubeným kolem hřídele nápravy, levá řada s levým. Kromě toho jsou satelity z různých řad vzájemně zapojeny prostřednictvím jednoho.

Když se jedno z kol začne opožďovat, s ním spojené poloaxiální ozubené kolo se začne otáčet pomaleji než skříň diferenciálu a otáčet satelitem, který s ním zabírá. Přenáší pohyb na s ní spojený satelit a ten zase na vedlejší převod. To zajišťuje různé rychlosti kol v zatáčce.

V důsledku rozdílu točivého momentu na kolech vznikají třecí síly, které blokují, což zvyšuje tažnou sílu vozu a zvyšuje jeho průchodnost terénem. Diferenciály tohoto typu obdržely nejrozšířenější v ladění.

Než přistoupíme k úvahám o diferenciálech, jejich typech a nuancích práce, zaměříme se nejprve na teorii. Proč vůbec potřebujeme diferenciál? moderní auta A jaký je princip jeho práce?

Diferenciál, jak říká teorie, je mechanické zařízení S zvláštní druh planetové soukolí, rozdělující moment vstupního hřídele (v našem případě kardanového hřídele) mezi výstupní hřídele (půlhřídele) vozu, přenášející moment síly z kardanu na hřídele zadní nápravy v zadním kole verze pohonu nebo přímo z motoru ihned na hřídel nápravy v vůz s pohonem předních kol tak (diferenciál je umístěn v převodovce), že úhlové rychlosti otáčení těchto poloos mohou být navzájem různé a kola vozu projíždějí jiná cesta(například v zatáčce). Opět, vše z teorie, během zatáčení kola automobilu procházejí po různých trajektoriích, konkrétně po vnitřních a vnějších, a proto se ukazuje, že kolo rotující podél vnějšího poloměru vytváří (běží) delší dráhu. než kolo, které se otáčí po vnitřním poloměru, což znamená, že rychlost takového otáčení kol bude jiná, tzn. rychlost kola rotujícího (běžícího) po vnitřním poloměru musí být menší než rychlost kola, které se otáčí po vnějším poloměru.

To je právě hlavní úkol diferenciálu, tzn. správně rozdělovat rychlost otáčení hřídelů na výstupu a podle toho i samotných kol.

Účel automobilového diferenciálu:

- umožňuje otáčení hnacích kol různými úhlovými rychlostmi;

- neoddělitelně přenáší točivý moment z motoru na hnací kola.

Hlavní problém, který se objevil za úsvitu automobilové éry, byl vyřešen použitím diferenciálu, nyní může vůz zatáčet bezpečněji a bez prokluzu kol, a tedy bez nadměrného zatížení převodovky, pneumatik a samotných ložisek kol. Ale byla tu ještě jedna nepříjemnost.

Nejjednodušší diferenciál má jednu nápadnou „vlastnost“, kvůli které se kategoricky nehodí pro složité, extrémní jízdní situace.

Když budou mít hnací kola 100% trakci, tak vše půjde dobře a diferenciál bude plnit svou funkci naprosto perfektně, ale pokud se jedno z kol dostane do situace, kdy ztratí trakci (pneumatika), nebo se dostane na jiný typ půdy nebo na ledu, pak se přesně to kolo, které ztratilo trakci, začne otáčet a protější kolo, které je na houževnatější půdě, prostě zůstane nehybné.

Aniž bychom zacházeli do nuancí samotného mechanismu, lze jednoduše konstatovat skutečnost, že diferenciál nemění svůj točivý moment, pouze přerozděluje výkon mezi kola a takový výkon bude vždy větší na kole, které se točí rychleji. Při prokluzu kola bude jeho odpor a točivý moment minimální, to znamená, že točivý moment přenášený ze samotného motoru přímo na kolo bude extrémně malý, to znamená, že na protějším kole mu tento točivý moment bude odpovídat, tedy bude minimální.

V tomto ohledu začali inženýři a výrobci automobilů většiny automobilových společností hledat nové řešení tohoto problému. Objevil se velký počet (různé druhy zařízení) diferenciály. Hlavní typy těch, které bychom chtěli posvětit v tomto článku. A také bychom rádi našim čtenářům řekli o hlavních výhodách a specifických nevýhodách určitých typů těchto zařízení a také o tom, na jakých moderních autech dnes lze najít ten či onen typ diferenciálů.

Volný diferenciál (otevřený diferenciál).

podstatu jeho práce.

Rozděluje točivý moment motoru na dvě nápravy, z nichž každá se může otáčet různými rychlostmi.

Nedostatky.

Při ztrátě trakce kola s vozovkou klesá (klesá) i točivý moment na protějším kole. V nejhorším případě se u zaseknutého auta bude jedno kolo volně protáčet, zatímco protější kolo s lepší přilnavostí nebude schopno jednoduše přenést na povrch (silnici) dostatek točivého momentu, aby se s autem pohnulo.

Moderní systémy kontroly trakce to kompenzují brzděním kola, které ztratilo trakci. Ale tento přístup k problému pomáhá jen částečně, složitější diferenciál je obvykle rychlejší a efektivnější než stejný standardní typ takového mechanismu.

Instalováno na většinu vozidel, která „nemají žádné nároky“ na nedostatek vysoký výkon(jsou docela výkonní), nebo kteří "chybějí ambice" pro jakýkoli off-road (SUV), stejně jako pro rodinné sedany atd.

Uzávěrka diferenciálu (Locking Differential).

Jak pracuje.

S uzamčeným diferenciálem se kola stroje budou neustále otáčet stejné rychlosti. V písku, blátě a sněhu zajišťuje uzamčený diferenciál, že točivý moment dále proudí na kola s vyšší trakcí.

Nedostatky.

V neblokované podobě tento mechanismus se chová úplně stejně jako volný diferenciál. Povrchová uzávěrka diferenciálu s vysoká úroveň přilnavost, jako například na stejné suché vozovce, znesnadňuje zatáčení vozu a může způsobit vážné poškození převodovky vozu.

Na jakých autech se to dá najít.

Kovboj, honák, ; volitelně jej lze nasadit na většinu džípů a pickupů v plné velikosti.

Samosvorný diferenciál (Limited-slip Differential). Diferenciál s omezeným prokluzem.

Jak pracuje.

Samosvorný diferenciál v sobě spojuje dvě koncepce – systémy volného a uzamykatelného diferenciálu. Je schopen fungovat většinu času jako klasický diferenciál a ve správnou chvíli se automaticky zablokuje, tzn. když jedno z kol prokluzuje. Uzamčení je dosaženo viskózní spojkou nebo třecí spojkou nebo komplexním systémem hydrorotorového typu. Ve vojenských vozidlech jsou instalovány ozubené nebo vačkové samosvorné diferenciály.

Nedostatky.

Čistě mechanické samosvorné diferenciály jsou reaktivní. To znamená, že nejsou zablokovány, dokud nedojde k prokluzu kola.

Na jakých autech se to dá najít.

co Sportovní balíček(s viskózní spojkou), (spojkový typ), (šroubová kola).

Samosvorný diferenciál s elektronickým ovládáním (Electronically Controlled Limited-slip Differential).

Jak pracuje.

Výhody takového elektronické ovládání tím se trakce v zatáčce zvyšuje a lze nastavit stupeň uzávěrky diferenciálu.

Pokud například počítač auta zjistí, že je (auto) v zatáčce přetáčivé, může hůře uzamknout diferenciál, aby auto stabilizoval.