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.
Свободный (открытый) дифференциал
Дифференциал — механизм, распределяющий крутящий момент между двумя ведущими колесами или между двумя ведущими мостами.
Трансмиссия
Заглянув в справочник, мы увидим определение: «дифференциал – это механизм трансмиссии, который, распределяя крутящий момент между двумя ведомыми валами (колесами или мостами) в заданном соотношении, обеспечивает им вращение с разными угловыми скоростями». Так звучит стандартное описание этого механизма, которое понятно разве что дипломированному специалисту в области машиностроения, хотя, будучи еще студентом, он и так уже понял как работает этот механизм.
Наша цель — понять как это работает и зачем эта штука присутствует в нашем автомобиле, не имея особых познаний в машиностроении, а руководствуясь лишь логикой и общеизвестными фактами. Итак, еще раз.
Дифференциал — это безусловно механическое устройство. И это устройство не требуется ни мотоциклу, ни велосипеду. Логично, что необходимость усложнить конструкцию возникла из-за возрастания количества колёс. Хотя, есть же 3х колёсные мотоциклы и велосипеды, скажут некоторые из вас. Вы правы. Так вот, в этой технике, либо есть эта штука, называемая дифференциалом, либо в движение они приводятся только одним из 3х колёс.
Вот мы, не используя ни единого термина, и пришли к понимаю основы, для чего используют дифференциал. А именно, для того, чтобы приводить в движение транспортное средство как минимум с помощь двух колёс.
Итак, для чего понятно. А почему? Почему нельзя соединить 2 колеса жесткой осью и крутить их за эту ось? Формально можно. Но это тема другой статьи про дрифт.
Для нормального движения, чтобы шины автомобиля катились по дороге, а не скользили в поворотах необходимо, чтобы ведущие колёса вращались с разными скоростями. Да, знаю, звучит странно. Автомобиль то весь целиком едет вроде бы с одной скоростью, а совершенно одинаковые колёса слева и справа крутятся с разными скоростями. Чтобы, опять же, не прибегать к сложным терминам, рассмотрим простенький пример. Ваня, Вася и Маша ехали на машине. Кончился бензин. Мужчины вышли из машины и стали её толкать. Ваня встал слева, Вася справа. Маша повернула руль до упора влево, чтобы развернуться, так как заправку только что проехали. Считаем шаги Вани и Васи. Развернулись. Ваня сделал 10 шагов, а Вася — 15. Значит и все колёса в поворотах проходят разный путь. Следовательно и вращаются с разной скоростью. Не будем сейчас углубляться в подробности, чтобы разобраться почему это происходит, так как это уже дело механики, наше дело проще. Главное, уже поняли почему колёса обычно не соединяют жесткой осью.
Хотя, конечно, до 1897 дифференциалы на автомобили не ставили. Правда, при этом, если приводные колёса были соединены жесткой осью, автомобили очень неохотно поворачивали и их колёса очень быстро изнашивались. Известно, что конструкции разной степени сложности, выполняющие роль дифференциала существовали в мире еще до нашей эры, но общепризнанная сейчас механическая конструкция дифференциала появилась лишь в 1720 году, когда Джозеф Вильямсон использовал дифференциальный механизм в часах. Больше века потребовалось, чтобы ноу-хау дошло до автомобилей. В 1834 Ричард Робертс запатентовал дифференциал для дорожной техники. В 1897 году дифференциал был установлен на паровой автомобиль Ширера и решил эти проблемы с износом колёс и трудностью поворота.
Несмотря на то, что постепенно дифференциалы завоевали своё место практически во всех четырёхколёсных транспортных средствах, благодаря решению тех, несомненно, серьёзных проблем, достаточно быстро выяснилось, что этот самый дифференциал принёс в автомобиль новые проблемы.
Если одно из колёс теряет сцепление с дорогой — автомобиль теряет способность разгоняться. Происходит это из-за того, что устройство дифференциала приводит в движение колёса по принципу, какое легче крутить, то и крутится. И хорошо работает этот механизм только тогда, когда оба колеса надёжно держатся за дорогу — работают в паре. Как известно на деле, особенно в России, надёжность сцепления шин с дорогой находится под большим вопросом. Вода, грязь, снег, лёд… Всё это злейшие враги классического принципа приведения в движение автомобиля с помощью простого дифференциала.
Конечно, благодаря инженерам и изобретателям, эти проблемы в настоящее время решены с тем или иным успехом. Основной принцип решения этой проблемы лежит на поверхности и после прочтения этой статьи наверняка уже известен читателям. Когда автомобиль едет прямо — дифференциал не нужен, его работу можно заблокировать, превратив его в обычную зубчатую передачу. Как только водитель повернул руль — блокировку необходимо снять, чтобы машина повернула легко, а износ шин был минимальным.
Но кажущаяся простота принципа, на самом деле очень обманчива. На сегодняшний день существуют десятки систем, с тем или иным успехом выполняющих эти не хитрые действия, особенно в системах полного привода, где по-хорошему этих дифференциалов требуется не один и даже не два, а целых три штуки.
Дифференциалы | Открытые, самоблокирующиеся и блокируемые дифференциалы
Перейти к содержимому
У нас есть широкий выбор дифференциалов, включая стандартные открытые, самоблокирующиеся, блокируемые дифференциалы и золотники. Выбирайте замену OEM, а также дифференциалы послепродажного обслуживания с высокими характеристиками от ARB, Auburn Gear, Eaton Performance, Wavetrac и других!
У нас имеется огромный выбор открытых, самоблокирующихся и блокируемых дифференциалов. Ниже приводится обзор каждого доступного типа. Чтобы найти дифференциал для вашего автомобиля, ознакомьтесь с нашими руководствами по применению дифференциала.
Для личного обслуживания позвоните нашим специалистам по дифференциалам по телефону (800) 510-0950 , чтобы получить помощь в режиме реального времени.
Звоните до 16:00 и большинство заказов отправляются в тот же день!ЗВОНИТЕ СЕЙЧАС
Большинство автомобилей оснащены открытым дифференциалом с завода. Этот тип дифференциала идеален на сухом асфальте, так как позволяет осям поворачиваться с разной скоростью при прохождении поворотов. Однако открытый дифференциал не идеален, когда одна или обе шины теряют сцепление с дорогой. В этих ситуациях шина без сцепления пробуксовывает, а шина с сцеплением ничего не делает. Мы поставляем открытые дифференциалы в виде полных узлов или отдельных корпусов и внутренних компонентов как от OEM-производителей, так и от производителей вторичного рынка. Наш выбор внутренних деталей, включая крестовины, боковые шестерни и другие внутренние компоненты, не имеет себе равных.
Найдите открытый корпус дифференциала или внутренние запасные части для вашего применения в наших руководствах по деталям дифференциала в разделе «Корпуса и внутренние детали».
Дифференциал повышенного трения создает большее сцепление с дорогой, чем открытый дифференциал. Большинство дифференциалов с ограниченным проскальзыванием, иногда называемых дифференциалами posi или positraction, используют сцепления для привода обеих шин, но допускают проскальзывание сцеплений, когда автомобиль поворачивает на поворотах, а оси должны поворачиваться с разной скоростью. Однако блоки Detroit Truetrac и Wavetrac® действуют как открытый дифференциал, но передают крутящий момент для приведения в движение шины с наибольшим сцеплением.
Узнайте больше о нашем выборе дифференциалов повышенного трения, включая Eaton Truetrac & Posi, Wavetrac, Auburn HP, Pro и OEM:
Чтобы узнать, какие дифференциалы повышенного трения доступны для вашего автомобиля, воспользуйтесь нашим Slip/Positraction Guides или страницу каталога для вашей конкретной оси.
В блокируемых дифференциалах используются различные средства для блокировки обеих осей, заставляющие оба колеса вращаться синхронно независимо от тяговых условий. Блокируемые дифференциалы идеально подходят для более экстремального вождения по бездорожью и доступны в автоматических и выбираемых исполнениях. Блокируемые дифференциалы доступны как в автоматическом, так и в выбираемом типах.
Автоматические шкафчики запираются и отпираются автоматически без прямого вмешательства водителя. Этот тип блокировки дифференциала заставляет оба колеса вращаться с одинаковой скоростью при приложении крутящего момента. Когда дроссельная заслонка поднята и автомобиль движется накатом, они спроектированы так, чтобы каждая ось поворачивалась независимо для более плавного прохождения поворотов. У нас есть шкафчики Detroit Locker и Lock Right.
Чтобы узнать, какие автоматические блокировки дифференциалов доступны для вашего автомобиля, воспользуйтесь нашим Руководством по применению автоматических блокировок или страницей каталога для вашей конкретной оси.
Выбираемые шкафчики сочетают в себе лучшее из обоих миров. Эти устройства позволяют водителю включать и выключать дифференциал одним нажатием кнопки. Это обеспечивает плавную работу и прохождение поворотов открытого дифференциала на улице и работоспособность блокировщика при необходимости в ситуациях с низким сцеплением с дорогой. Наш перечень шкафчиков с возможностью выбора включает ARB Air Locker, Eaton ELocker и Auburn Select-A-Loc.
Чтобы узнать, какие выбираемые блокируемые дифференциалы доступны для вашего автомобиля, воспользуйтесь нашим Руководством по применению выбираемых блокировок или страницей каталога для вашей конкретной оси.
Катушка представляет собой прочный носитель, который не позволяет дифференцировать оси. Обе оси постоянно вращаются. Катушки не могут расцепляться, как шкафчики, поэтому шины будут чирикать, когда автомобиль поворачивает. Износ шин увеличится.
Катушки чаще всего используются в гонках, а иногда и во внедорожных условиях.
Чтобы увидеть полные и мини-катушки, доступные для вашего автомобиля, воспользуйтесь нашими руководствами по применению автоматических замков и катушек.
ЗВОНИТЕ СЕЙЧАС
Открыто Против. Дифференциалы повышенного трения (что лучше?)
Несмотря на то, что концепция дифференциала восходит к древнему Китаю, современные достижения в области технологий и дизайна изменили то, как мы используем их в автомобилях. Имея множество типов дифференциалов, может быть трудно понять различия между ними. Вот почему важно более подробно рассмотреть две популярные конструкции в этом обзоре дифференциалов открытого и повышенного трения.
Наш гид объяснит, как работает каждый из них, и рассмотрит их преимущества. Мы также объясним несколько других систем, о которых вы, возможно, не знали, чтобы вы могли получить полное представление о вариантах.
Различия между дифференциалом повышенного трения и открытым дифференциалом
Различие между открытым дифференциалом и дифференциалом повышенного трения заключается в работе в условиях пробуксовки.
Открытый дифференциал передает мощность на колесо, которое сталкивается с наименьшим сопротивлением, а дифференциал повышенного трения передает мощность на колесо с наибольшим сцеплением.
Хотя это всего лишь очень быстрый ответ, в нем гораздо больше. Вот все, что вам нужно знать о различиях между этими двумя.
Что такое дифференциал?Когда ваш автомобиль поворачивает, внешние колеса движутся быстрее и дальше, чем внутренние колеса. Дифференциал используется для передачи мощности на колеса, что позволяет им двигаться с разной скоростью.
Дифференциалы расположены в разных местах в зависимости от трансмиссии. Переднеприводные автомобили имеют дифференциал с коробкой передач в картере. Этот узел называется трансмиссией. В заднеприводных автомобилях дифференциал размещается между задними колесами. Он соединен с трансмиссией с помощью карданного вала. Полноприводные и полноприводные автомобили используют межосевой дифференциал в сочетании с раздаточной коробкой для надлежащей передачи мощности на четыре колеса.
Открытый дифференциал является самой базовой конструкцией и входит в комплект поставки большинства легковых автомобилей. При прямолинейном движении автомобиля на обе боковые шестерни действует одинаковая сила. Поскольку шестерни не вращаются, зубчатый венец вращает оба колеса.
Если есть сопротивление одной шине, включаются шестерни, позволяющие двум боковым шестерням вращаться с разными скоростями. Благодаря такой конструкции автомобиль может легко поворачиваться. Однако эта система предназначена в основном для сухих дорог.
Преимущества открытого дифференциала 1. Низкая стоимостьПричиной того, что открытые дифференциалы являются наиболее популярным вариантом OEM, является стоимость. Когда производители тратят меньше денег на создание автомобиля, экономия передается покупателю.
В действительности большинству водителей не нужен дифференциал повышенного трения для большинства условий вождения, поэтому не всегда имеет смысл включать его в легковые автомобили.
Нет смысла повышать стоимость, если она никогда не понадобится водителю.
Принцип работы открытого дифференциала знаком большинству водителей. При предсказуемом поведении водитель знает, как ведет себя машина, и ничего удивительного в этом нет.
В отличие от LSD, при движении по поверхностям с низким сцеплением задняя часть не будет двигаться вперед и назад. Вместо этого открытый дифференциал вращает колесо без этого движения.
Открытый дифференциал Cons1.
Не предназначен для скользких поверхностейЕдинственным недостатком использования открытого дифференциала является то, как он ведет себя на поверхностях с низким сцеплением. Вы не получите хороших характеристик при движении по скользкой или неровной поверхности, потому что крутящий момент двигателя передается на колесо с наименьшим сопротивлением.
Если шина окажется на льду или оторвется от земли, она будет свободно вращаться, что сделает невозможным движение автомобиля.
Кроме того, при резком ускорении шины будут скользить.
В самоблокирующемся дифференциале используются другие диски сцепления, чтобы избежать проскальзывания. Если колесо начинает пробуксовывать, увеличивается натяжение дисков сцепления, что вызывает большее сопротивление между двумя колесами.
Существует несколько типов дифференциалов повышенного трения, хотя все они имеют одни и те же основные принципы. Ваш автомобиль может быть оборудован механической муфтой LSD или вязкостной муфтой LSD.
Дифференциал повышенного трения Плюсы 1. Превосходное сцеплениеПо сравнению с открытым дифференциалом вы можете рассчитывать на гораздо лучшую тягу на бездорожье. Поскольку LSD передает мощность на колеса вместе с тягой, вы получаете лучший контроль.
Даже если вы едете по скользкой дороге, ограниченное скольжение может обеспечить большее сцепление с дорогой, что позволит вам легче выйти из ситуации.
С LSD ситуации с низким сцеплением становятся безопаснее.
Хотя система повышенного трения обеспечивает превосходное преимущество на бездорожье и на дорогах с низким сцеплением, она также превосходна на обычных дорогах с твердым покрытием. Вы заметите почти идеальное сцепление с дорогой во время ежедневной езды.
Именно поэтому сегодняшние высокопроизводительные модели оснащены дифференциалом повышенного трения. Вы можете найти эту опцию на моделях Dodge Challenger, Ford Mustang и BMW M3.
3. Меньший износБлагодаря самоблокирующемуся дифференциалу мощность отбирается от проскальзывающего колеса и передается тем, у кого больше сцепления с дорогой. С такой конструкцией шины изнашиваются гораздо меньше, потому что нет пробуксовки.
Кроме того, полуоси не будут нагружены во время поворотов. При меньшем давлении будет меньше износ, что поможет вам сэкономить деньги на ремонте.
Трудно предсказать, как LSD отреагирует на вашу дорожную ситуацию. Если вы едете по бездорожью по грязи и камням, некоторые колеса могут потерять сцепление с дорогой, что не обеспечит непрерывной подачи мощности.
Когда разные колеса теряют сцепление с дорогой, дифференциал передает дополнительную мощность одним по сравнению с другими. Результатом может быть непредсказуемое тянущее ощущение автомобиля.
2. Различия в конструкцииДифференциалы повышенного трения бывают различных конструкций. Ваш автомобиль может быть оснащен LSD с фиксированным значением, чувствительным к скорости, крутящему моменту или версией с электронным управлением.
Если вы едете на одном автомобиле с дифференциалом повышенного трения, это может быть совершенно другая установка, чем у другой модели. Если вы думаете, что между ними у вас будет одинаковое чувство, вы ошибаетесь.
Привыкание к вождению новой модели может занять некоторое время.
За оснащение автомобиля дифференциалом повышенного трения взимается дополнительная плата. Эти расходы будут переложены на покупателя.
Положительным моментом является то, что обычно вы можете установить на автомобиль дифференциал повышенного трения за небольшую сумму. В некоторых случаях обновление стоит всего около 1000 долларов, если оно предлагается автопроизводителем в качестве опции. Если вы много ездите по бездорожью, эти затраты ничто по сравнению с преимуществами, которые вы получаете.
Открытый или самоблокирующийся дифференциал – Что лучше? В большинстве случаев открытый дифференциал обеспечит все, что вам нужно, особенно если вы предпочитаете ездить по местному шоссе для ежедневных поездок на работу. Использование этого дифференциала помогает снизить ваши расходы, позволяя купить недорогой автомобиль.