Дифференциальная коробка передач, важнейший компонент многих автомобилей, играет ключевую роль в обеспечении плавного и эффективного прохождения поворотов. Дифференциальная коробка передач предназначена для распределения мощности вращения на колеса, позволяя им вращаться с разной скоростью. Она позволяет колесам автомобиля сохранять сцепление с дорогой и устойчивость, особенно на поворотах. Компенсируя различные расстояния, проходимые внутренними и внешними колесами при повороте, дифференциальная коробка передач обеспечивает передачу колесам необходимой мощности и крутящего момента для оптимальной работы.
Что такое дифференциальная коробка передач?
Дифференциальная коробка передач является важнейшим компонентом автомобильной механики, облегчающим передачу мощности двигателя на несколько ведущих колес, обеспечивая при этом равномерное распределение усилия между ними. Такое расположение позволяет колесам двигаться по разным траекториям, плавно преодолевая повороты и неровности местности.
Компоненты дифференциальной коробки передач
Блок открытого дифференциала состоит из нескольких компонентов.
- На карданном валу установлена шестерня, вращающая большую кольцевую передачу.
- Кольцевая передача поддерживает несущий узел, состоящий из двух конических шестерен (сателлитов) и двух конических зубчатых колес (солнечных шестерен).
- Конические шестерни sun соединены с полуосью заднего моста.
- Корпус дифференциала закрывает весь узел, в то время как корпус оси защищает полуось.
Принцип работы дифференциальной коробки передач
Принцип работы дифференциальной коробки передач можно разделить на подзаголовки:
При движении по прямой
При прямолинейном движении мощность передается от карданного вала на коническую шестерню, которая приводит в движение корончатое колесо. Затем эта мощность поступает в обойму дифференциала, содержащую сателлитные шестерни и солнечные шестерни. При движении автомобиля вперед корончатое колесо, обойма дифференциала, сателлитные шестерни и солнечные шестерни вращаются вместе как единое целое, что приводит к отсутствию относительного перемещения между солнечной шестерней и планетарными шестернями. Поскольку сателлитные шестерни не вращаются вокруг своей оси, а сопротивление, оказываемое опорными колесами, полуосями и солнечными шестернями, одинаковое, дифференциальная передача не включается, заставляя оба опорных колеса вращаться с одинаковой скоростью.
При выполнении поворота
Во время поворота внутреннее колесо сталкивается с сопротивлением, заставляя его вращаться в противоположном направлении. Следовательно, сателлитные шестерни начинают вращаться вокруг своей оси, одновременно вращаясь вокруг солнечной шестерни. Это приводит к увеличению вращательного движения, передаваемого на солнечную шестерню с внешней стороны, заставляя ее вращаться быстрее, чем внутреннюю солнечную шестерню. В результате внешнее дорожное колесо движется с более высокой скоростью, чем внутреннее дорожное колесо, что позволяет ему преодолевать большее расстояние при повороте. Этот дифференциал обеспечивает плавное прохождение поворотов и устойчивость при прохождении поворотов.
Различные типы дифференциалов
Существует три типа дифференциалов:
Обычный тип:
Дифференциал обычного типа обеспечивает равную передачу крутящего момента на каждое заднее колесо. Однако, если какое-либо колесо по какой-либо причине пробуксовывает, это колесо перестает вращаться, что приводит к остановке автомобиля.
Нескользящий или самоблокирующийся тип:
Дифференциал нескользящего или самоблокирующегося типа преодолевает это ограничение. Он имеет конструкцию, аналогичную обычному типу, но дополнительно включает в себя два комплекта дисков сцепления. Концы планетарных валов оставлены незакрепленными в вырезах, предусмотренных на обойме дифференциала, что обеспечивает лучшее сцепление и предотвращает проскальзывание колес.
Тип двойного редуктора:
Дифференциал с двойным редуктором обеспечивает дополнительное снижение скорости за счет дополнительной передачи. Этот дифференциал обычно используется в автомобилях большой грузоподъемности, где требуется больший редуктор между двигателем и колесами, повышающий передачу крутящего момента и улучшающий характеристики.
Функции дифференциальной коробки передач
Когда четырехколесный автомобиль совершает поворот, внешнее колесо вращается с большей скоростью, чем внутреннее, что приводит к относительному перемещению между ними. Поскольку мощность передается от двигателя к ведущим колесам, становится очевидным, что во время поворота двум ведущим колесам не требуется одинаковое количество мощности. Например, при выполнении правого поворота внешнее колесо требует большей мощности по сравнению с внутренним колесом. Помимо обеспечения работы ведущих колес на разных оборотах, дифференциальная коробка передач также служит для снижения скорости при эффективной передаче крутящего момента. Эта функциональность обеспечивает плавное прохождение поворотов и оптимальное распределение мощности при поворотах.
Назначение дифференциальной коробки передач
При повороте автомобиля на криволинейной дороге наружным колесам необходимо преодолевать большее расстояние, чем внутренним. Если у автомобиля прочная задняя ось без какого-либо специального механизма, повышается риск заноса колес. Чтобы предотвратить это, крайне важно установить механизм, который снижает скорость внутреннего колеса и увеличивает скорость внешнего колеса, обеспечивая соответствие скорости обоих колес, как при движении автомобиля прямо вперед. Этот механизм известен как дифференциальная передача, и он эффективно помогает обоим колесам плавно поворачиваться и поддерживать сцепление с дорогой.
Преимущества дифференциальной коробки передач
Преимуществами дифференциальной коробки передач являются:
- Ограничение перекрестных помех: Дифференциальный редуктор помогает свести к минимуму электронные перекрестные помехи, обеспечивая лучшую целостность сигнала и уменьшая помехи между сигналами.
- Равномерное вращение колес: это позволяет обоим ведущим колесам вращаться в одном направлении с одинаковой скоростью, способствуя плавному и скоординированному движению.
- Возможность переключения скоростей: Дифференциальная коробка передач позволяет обоим ведущим колесам вращаться в одном направлении с разной скоростью, облегчая поворот и маневрирование.
- Движение в противоположном направлении: позволяет обоим ведущим колесам вращаться в противоположном направлении с одинаковой скоростью, обеспечивая эффективную управляемость в различных дорожных условиях.
- Разные скорости в противоположных направлениях: Дифференциальная коробка передач позволяет обоим ведущим колесам вращаться в противоположных направлениях с разной скоростью, повышая устойчивость и управляемость при сложных маневрах.
Недостатки дифференциальной коробки передач
Некоторые из основных недостатков дифференциальной коробки передач включают:
- Пробуксовка колес: В определенных ситуациях, таких как обледенение или скользкая дорога, дифференциальная коробка передач может вызвать пробуксовку колес, что приведет к снижению сцепления с дорогой и нарушению управляемости.
- Неравномерное распределение крутящего момента: Дифференциальная коробка передач может неравномерно распределять крутящий момент на колеса, потенциально приводя к тому, что одно колесо получает больше мощности, чем другое, что влияет на характеристики автомобиля.
- Ограниченная проходимость по бездорожью: В условиях бездорожья или пересеченной местности дифференциальная коробка передач может не обеспечивать достаточного сцепления с дорогой, что снижает способность автомобиля преодолевать сложные ландшафты.
- Повышенный уровень технического обслуживания: Дифференциальные коробки передач требуют регулярного технического обслуживания для обеспечения надлежащего функционирования, что увеличивает общую стоимость обслуживания автомобиля.
- Сложность: Дифференциальные коробки передач являются относительно сложными механизмами, что может привести к более высоким производственным затратам и более сложным процессам ремонта.