Дифференциал коробки передач

Разновидности механизмов

Чтобы избавиться от пробуксовок на скользком дорожном покрытии либо в условиях бездорожья, производители комплектуют транспортные средства дифференциальными устройствами следующих конструкций:

• механизм свободного типа с принудительной блокировкой от привода;
• частично блокирующийся дифференциал повышенного сопротивления;
• самоблокирующаяся червячная передача типа Torsen.

В первом варианте применяется рассмотренный выше шестеренчатый узел, дополнительно оснащенный блокировочным устройством. Система функционирует просто: в случае необходимости водитель активирует привод, фиксирующий сателлиты в неподвижном состоянии. Крутящий момент начинает делиться ровно пополам, оси вращаются с одинаковой скоростью и транспортное средство успешно преодолевает проблемное место.

Принудительная блокировка межосевого дифференциала включается с помощью различных приводов:

• механический – от рычага раздаточной коробки;
• электрический;
• пневматический;
• гидравлический.

Аналогичные приводные элементы применяются для остановки и удержания сателлитов переднего либо заднего моста.

Автомобили дорогой комплектации производители оснащают антипробуксовочной системой. Она «обманывает» дифференциальное устройство другим способом: по сигналу датчика, фиксирующего быстрое вращение одного колеса, электроника отдает команду его притормозить. Тогда сателлитные шестеренки начинают передавать больше мощности на другую ось и авто прекращает «грестись» на месте.

Устройство повышенного сопротивления

Помимо сателлитов, ведущих и ведомых шестерен, дифференциал повышенного трения включает такие элементы:

• корпус, жестко прикрепленный к планетарной шестеренке;
• пакет фрикционных дисков, установленных на каждой полуоси;
• стальные диски, чьи выступы зафиксированы в корпусе;
• распорная пружина, вставленная между коническими шестернями полуосей.

Стальные и фрикционные диски (похожие применяются в сцеплении) установлены поочередно, первые вращаются вместе с корпусом, вторые – с осями. Конусообразная шестеренка надета на шлицы оси и способна смещаться на определенное расстояние. Пружина поддавливает 2 противоположных осевых шестерни.

Частичная блокировка дифференциала происходит следующим образом:

1. На прямолинейном сухом участке дороги сателлиты неподвижны, а диски вращаются друг относительно друга.
2. При попадании одной шины на скользкий участок начинается пробуксовка. Благодаря конусной форме зубьев шестеренки со стороны остановившегося колеса начнут взаимно отталкиваться.
3. Шестерня полуоси сдвинется и сожмет пакет дисков. Возникнет сила трения, заставляющая ось вращаться вместе с корпусом напрямую от «планетарки» в обход сателлитов.

Подобное устройство самостоятельно регулирует степень блокировки – чем медленнее крутится покрышка с хорошим сцеплением, тем сильнее сжимаются диски и подается больше крутящего момента.

Самоблокирующиеся передачи Torsen

Принцип работы данных механизмов базируется на одной особенности червячной пары: шестеренка способна передавать вращение сателлиту, но обратное действие невозможно. Все шестерни, включая сателлитные, сделаны в виде цилиндров с косыми дугообразными зубьями. Всего в механизме применяется 3 пары червячных сателлитов, установленных вокруг шестеренок полуосей.

Самоблокирующийся дифференциал работает так:

1. Во время прямолинейного движения червячные сателлиты ведут себя аналогично конусным – не крутятся сами, но вращают оси от главной передачи.
2. На повороте число оборотов одной полуоси вырастет и она придаст вращение парам сателлитов – мощность начнет распределяться по-разному.
3. Поскольку каждая пара сателлитов связана между собой прямозубой передачей, пробуксовка одного колеса исключается. Ось способна крутить свой сателлит, тот вращает соседний, который уже не может поворачивать вторую полуось. Механизм блокируется автоматически.

В среде любителей экстремальной езды по бездорожью известен простейший способ избежать пробуксовок – блокировка заднего дифференциала с помощью сварки. Сателлиты намертво привариваются к осям и всегда находятся в неподвижном состоянии. Правда, подобные автомобили предназначены только для езды по грунту и снегу – эксплуатировать их на твердом покрытии чересчур неудобно и дорого.

Описание возможных проблем с раздаткой

В процессе работы транспортных средств повышенной проходимости детали и узлы раздатки постепенно приходят в негодность, вследствие износа. Чаще всего случаются следующие перебои в работе механизма:

• Не включается передний мост.
• Перегревается раздатка.
• Утечки и повышенный расход масла раздатки.
• Несанкционированное отключение переднего моста.

Замена масла в раздатке Нива 2121

Для обеспечения работоспособности транспортного средства необходимо своевременно производить техническое обслуживание. замена масла входит в обязательный перечень работ по ТО машины. Для смены расходного материала в раздатке Нива 2121 потребуется трансмиссионное масло в объеме 0,8 – 1,5 литров.

Периодичность замены смазочной жидкости равна 45 000 км пройденного пути. Первая процедура проводится спустя 60 000 км, а далее – в соответствии с установленным графиком.

Порядок замены масла в раздатке внедорожника Нива:

• прогреть автомобильные системы и механизмы, для этого нужно завести мотор и проехаться на небольшое расстояние;
• установить машину на эстакаду или над специальной смотровой ямой;
• очистить заливную и сливную пробки раздатки от грязи и пыли;
• подставить под слив емкость для сбора отработанного материала;
• открутить пробки и слить жидкость;
• удалить металлические фрагменты, стружку, осколки и прочие элементы износа;
• завинтить пробку;
• залить в промывочную жидкость (около одного литра);
• запустить мотор;
• прогнать рычаг по передачам раздатки с небольшими задержками;
• выключить двигатель;
• слить промывочный состав;
• заправить раздатку новым маслом;
• проверить уровень масла ;
• при необходимости добавить нужное количество.

Для раздатки внедорожника Нива 2121 чаще всего используются трансмиссионные масла известных брендов Mobil, ТНК, Castrol класса GL-4.

Плюсы и минусы

Главный плюс дифференциала заключается в том, что он позволяет осуществлять повороты. Каждое колесо на ведущей оси оперативно, автоматически подстраивается под особенности дорожной ситуации, без какого либо участия со стороны водителя. Это в десятки раз повышает маневренность и безопасность машины. На сегодняшний день различные конструкции дифференциала применяются на всех автомашинах.

Другое достоинство заключается в высоком уровне надёжности узла. Планетарной передаче под силу выдерживать существенные нагрузки. В то же время конструктивные особенности некоторых разновидностей дифференциала способствуют повышению их уровня мощности и износостойкости.

Ключевым минусом дифференциалом является необходимость применения блокировочного механизма для того, чтобы машина могла двигаться как по трудным дорогам, так и по льду. Все типы блокировки должны применяться в обязательном порядке. Следовательно, создаётся вспомогательный механизм, который с течением времени может сломаться.

Помимо того, следует помнить о необходимости контроля за состоянием узла. Это дополнительный узел, в котором следует периодически менять масло, хотя и не слишком часто, а также следить за износом всех элементов конструкции

Надо отметить, что большинство владельцев автомашин забывают о важности данной процедуры

Устройство автомобилей

Мощность, отобранная от двигателя посредством сцепления и коробки передач, направляется к ведущим колесам автомобиля через карданную и главную передачу. Для автомобилей с одним ведущим мостом в данном случае поток мощности следует в одном направлении, а вот для автомобилей, имеющих два и более ведущих мостов, необходимо мощность двигателя распределить между всеми ведущими колесами пропорционально преодолеваемой ими нагрузке. В таких автомобилях для распределения крутящего момента между ведущими мостами применяются раздаточные коробки.Кроме того, установка понижающей передачи в раздаточной коробке позволяет значительно увеличить передаваемый крутящий момент и тяговую силу, способствуя повышению проходимости автомобиля. Поэтому многие раздаточные коробки способны выполнять две основные функции – распределение крутящего момента от двигателя между всеми ведущими колесами, а также изменение, при необходимости, величины передаваемого крутящего момента.

Раздаточные коробки классифицируются по ряду признаков:

• по числу передач – одноступенчатые и двухступенчатые;
• по расположению ведомых валов – соосные и несоосные;
• по приводу ведомых валов – с бездифференциальным (блокированным) приводом и с дифференциальным приводом.

Основные типы раздаточных коробок представлены на рис. 1.

Одноступенчатые раздаточные коробки обычно применяются на полноприводных легковых автомобилях, где значительное увеличение силы тяги может привести к нежелательным перегрузкам агрегатов трансмиссии.

Двухступенчатая раздаточная коробка удваивает число передач и расширяет диапазон передаточных чисел, применяется на грузовых автомобилях с целью повышения тяговых качеств. По сути, такая раздаточная коробка является не только распределителем потока мощности, но и своеобразным демультипликатором, повышающим динамические возможности автомобиля путем увеличения тягового усилия на ведущих колесах.

Раздаточные коробки с соосными валами находят наибольшее применение, так как в них легко осуществить дифференциальный привод ведомых валов путем установки межосевых дифференциалов. Кроме того, с помощью несимметричного дифференциала крутящий момент может быть распределен между ведущими осями пропорционально вертикальным нагрузкам на них.

Дифференциальный привод ведомых валов позволяет колесам разных мостов вращаться с различными угловыми скоростями, что исключает циркуляцию мощности в трансмиссии. В таких раздаточных коробках передний мост включен постоянно, что упрощает управление раздаточной коробкой. Однако в определенных условиях на автомобиле с неблокируемым межколесным дифференциалом при буксовании одного из колес движение будет невозможно. Поэтому обязательно должно быть устройство для блокировки межосевого дифференциала.

Несоосные раздаточные коробки, как правило, бездифференциальные. Так как при движении автомобиля по неровным дорогам колеса разных мостов проходят различный путь, то при включенном переднем мосте это приводит к возникновению циркуляции мощности. Поэтому передний мост при движении по дорогам с твердым покрытием должен отключаться, чтобы предотвратить значительное изнашивание шин.Кроме того, в таких раздаточных коробках обязательно должен быть устройство, блокирующее включение пониженной передачи при выключенном переднем мосте. Делается это для того, чтобы не допустить передачу чрезмерного крутящего момента на задний мост или заднюю тележку.

Автомобильный дифференциал: устройство, неисправности и методика выбора

Дифференциал по праву называют одним из важнейших элементов автомобильной трансмиссии. Именно он может обеспечить вращение колес с различными угловыми скоростями. Энергия для вращения, как несложно догадаться, берется от двигателя. Ранее в разделе «Полезные советы» Avto.

pro уже публиковал материал, посвященный редуктору заднего моста. Так вот, в этом материале дифференциал упоминался лишь вскользь, однако было сказано, что данное устройство является весьма сложным и требует комплексного разбора в рамках отдельной статьи. Что ж, вы читаете именно эту статью.

Предлагаем ознакомиться с устройством дифференциала, принципом его работы, а также основными неисправностями.

Назначение дифференциала

Автомобильный дифференциал признав распределять крутящий момент, полученный от карданного вала, между колеса передний или же задней оси. Последнее зависит от типа привода. При этом обеспечивается вращение колес без пробуксовки – это очень важный момент, хотя его мы еще затронем. Может показаться, что с этой задачей отлично справится и обычный редуктор.

На деле же оказывается, что редуктор оказывается абсолютно неэффективным в тех случаях, когда на каждое из ведущих колес оказывают неодинаковую нагрузку. Например, одно колеса наезжает на препятствие, тем временем как второе движется по ровной поверхности. Из этого следует вывод, что трансмиссия нуждается в специальном узле, который перераспределяет крутящий момент исходя из условий на дороге.

Им и является дифференциал.

https://www.youtube.com/watch?v=qbcwdSSq5h4

Как и в случае редукторов, дифференциалы могут располагаться в разных местах. В зависимости от привода транспортного средства выделяют следующие схемы расположения дифференциала:

• Передний привод – дифференциал монтируется в картере КП;
• Задний привод – механизм является частью ведущего моста (часто этот элемент называют просто редуктором);
• Полный привод – выделяют два варианта: расположение в корпусе одного из мостов или в раздатке.

При отсутствии дифференциала или полном выходе его из строя автомобиль резко теряет в маневренности. Автотранспорт начала прошлого века особенно страдал от этого – первые модели грузовиков и серийных легковые автомобили с трудом преодолевали препятствия или входили в неконтролируемый занос. Первые дифференциалы начали устанавливать на автомобили концерна Volkswagen. Они выгодно отличались от американских, английских, французских и итальянских автомобилей тем, что в их трансмиссии крутящий момент распределялся между колесами относительно равномерно.

Подробнее об устройстве

Конструктивной основой дифференциала является планетарный редуктор. Напоминаем, что редуктор по своей сути является парой сцепленных шестерен – малого и большого диаметра с разным количеством зубьев. Когда быстро вращающаяся малая шестерня сцеплена с большей, последняя вращается с ощутимо меньшей скоростью. Например, если в первой шестерне 50 зубьев, а во второй целых 100, то вторая шестерня вращается вдвое медленнее первой. При вращении большая шестерня совершает один оборот тогда, когда первая совершает два оборота.

Назначение узлов раздаточной коробки

Межосевой дифференциал

Данный узел позволяет распределить межосевой крутящий момент и дает приводным валам вращаться на разных угловых скоростях

Это особенно важно при движении в поворотах, поскольку колеса проходят разное расстояние и, следовательно, должны вращаться с разной скоростью. Если раздаточная коробка не оснащена таким узлом, обеспечить колесам возможность вращаться с разными скоростями можно только путем отключения одной оси. Межосевые дифференциалы бывают симметричными и несимметричными

Первый работает таким образом, что крутящий момент раздается поровну на обе оси, второй делит его в определенной пропорции

Межосевые дифференциалы бывают симметричными и несимметричными. Первый работает таким образом, что крутящий момент раздается поровну на обе оси, второй делит его в определенной пропорции.

Статья в тему: Как выставить зажигание без стробоскопа неоновой лампой

Механизм блокировки межосевого дифференциала

Чтобы автомобиль мог полноценно реализовать свои внедорожные возможности, межосевой дифференциал оснащают блокирующим механизмом, назначение которого в том, чтобы принудительно заставить колеса обеих осей вращаться с одинаковой скоростью. Блокирование может происходить либо принудительно, либо вручную, в зависимости от типа механизма. В настоящее время используются следующие виды блокировок:

• дифференциал самоблокирующийсяTorsen;
• фрикционная многодисковая муфта;
• вязкостная муфта (вискомуфта).

Первыми двумя механизмами оснащается раздаточная коробка кроссоверов в силу недостатков, описанных ниже.

Вискомуфта

Это наиболее простое устройство, позволяющее автоматически заблокировать межосевой дифференциал. Принцип ее работы следующий: внутри нее находятся перфорированные диски, погруженные в силиконовую жидкость, часть дисков соединена с корпусом, а остальные со ступицей; во время пробуксовки колес одной из осей одни диски начинают вращаться быстрее других, силиконовая жидкость разогревается и густеет, как бы склеивая ступицу с корпусом.

Основное достоинство такой системы – низкая стоимость. Недостатков гораздо больше: срабатывание происходит с запозданием, в результате чего автомобиль может успеть зарыться буксующими колесами; блокировка дифференциала не полная; от продолжительной работы происходит перегрев; данный узел несовместим с системой ABS.

Самоблокирующийся дифференциал Torsen

Это конструкция, состоящая из набора червячных шестерен – ведущих и ведомых. Принцип работы данного устройства следующий: пока все колеса хорошо «держат» дорогу, дифференциал раздает крутящий момент осям поровну. Как только одна из осей пробуксовывает, момент, благодаря силам трения в червячной передаче, перебрасывается на другую ось, соотношение усилий может доходить до 20:80. Основной минус такого решения – ограничения по прочности конструкции. По этой причине Torsen не устанавливается на внедорожниках, его удел – кроссоверы.

Многодисковая фрикционная муфта

Это набор фрикционных дисков, имеющих контролируемую степень сжатия. Такая муфта позволяет распределять между осями крутящий момент в зависимости от условий местности. В обычных условиях момент делится поровну. Во время пробуксовки одной из осей диски муфты сжимаются, дифференциал полностью или частично блокируется. Для обеспечения работы муфта может оснащаться электрическим или гидравлическим приводом и электронной системой управления. Еще межосевой дифференциал можно заблокировать вручную посредством механического, пневматического, гидравлического или электрического привода. Многие автомобили имеют возможность блокировки дифференциала, как в автоматическом, так и в ручном режиме.

Статья в тему: Рекомендации и советы по установке сигнализации на автомобиль

Назначение данного узла заключается в передаче крутящего момента приводному валу передней оси автомобиля для обеспечения работы полного привода. Она состоит из пары зубчатых колес (ведущее и ведомое) и приводной цепи. Помимо передачи цепной, в раздаточной коробке может применяться зубчатая, состоящая из цилиндрических шестерен.

Разновидности дифференциалов

С течением времени данный аппарат активно совершенствовался и изменялся. На сегодняшний день в автомобилестроении активно применяются всевозможные разновидности дифференциалов, исходя из тех нагрузок, на которые рассчитано авто, для каких дорог оно предназначено и какие цели ставил перед собой конструктор.

• Согласно распределению усилий на полуоси дифференциал может быть несимметричным и симметричным. В последнем случае шестерни имеют равное количество зубцов, что позволяет симметрично распределить вращения. Если количество зубцов неравное, то распределение усилий происходит несимметричным образом, что крайне выгодно внедорожникам высокого уровня проходимости.
• Согласно конструктивным особенностям различают три типа дифференциалов: червячный, цилиндрический и конический. Название диктуется типом передачи, применяемым для осуществления вращения полуосей. На сегодняшний день наибольшей популярностью пользуются модели конического типа.

Разновидности блокировки дифференциала

Блокировочная система была создана для внедорожников, для которых пробуксовка любого из колёс может привести к остановке авто.

Различают три главных типа блокировки:

1. Электронная блокировка. Являет собой имитацию функционирования дифференциала. Электроблокировка применяется в антипробуксовочных электросистемах. В случае необходимости тормоз замедляет буксующее колесо. После этого усилие перераспределяется дифференциалом, увеличивая нагрузку на 2-ю полуось, характеризующуюся лучшим сцеплением с дорожным полотном.
2. Самоблокировка либо автоблокировка. Это система, облегчающая процесс управления машиной, избавляя тем самым водителя от необходимости лично блокировать дифференциал. Данный тип также именуется дифференциалом повышенного трения.
3. Ручная блокировка дифференциала. Данная система предполагает самостоятельное включение и выключение водителем блокировки согласно собственному усмотрению. Возле места водителя располагается клавиша либо рычаг управления блокировкой, посредством которых осуществляется принудительная остановка процесса вращения сателлитов вокруг собственной оси. Работа дифференциала фактически начинается так же, как и во время движения по прямой, равномерно распределяя усилие на обе оси. В процессе этого происходит существенное ухудшение управляемости, поскольку крайне проблематично осуществлять повороты, если дифференциал заблокирован.

Различают два типа самоблокирующихся дифференциалов:

1. Speed Sensitive. Блокировка осуществляется посредством вискомуфты, срабатывающей тогда, когда одна полуось движется быстрее другой.
2. Torque. Блокировка, активизирующаяся от разницы момента крутящего момента на полуосях. Во время пробуксовки активируются гасители скорости, которые подтормаживают полуось, которая вращается быстрее другой.

В современных автомашинах применяется несколько разновидностей дифференциалов:

• Torsen. Это коническо-червячный, комбенированный механизм. Благодаря своей высокой надёжности и мощности он применяется для езды в условиях крайнего бездорожья.
• Кулачковая (полная) блокировка. Предполагает ручную блокировку из салона авто. Довольно неудобен, но, не смотря на это, данный вид продолжает использоваться на всех внедорожных автомобилях. Помимо того существует довольно много сторонников данного способа блокировки.
• Дисковая блокировка. Являет собой конструкцию с несколькими дисками, муфтами и коническими шестернями. В случае разности в скорости вращения полуосей стыки между шестернями разъединяются, и происходит блокировка системы, вследствие чего скорость вращения полуосей выравнивается.
• Вискомуфта. Данное блокировочное устройство базируется на использовании жидкости с переменной влажностью. Уровень вязкости данной жидкости зависит от скорости её перемещения (соотношения скорости вращения правой и левой полуосей). Вплоть до 100-процентной блокировки контактных блоков дисков. Вискомуфту монтируют на легковые автомашины и кроссоверы. Она не подходит для использования в условиях крайнего бездорожья.
• Квайф. Это наиболее простая конструкция. Её ключевая особенность заключается в применении нескольких пар сателлитов, которые сцепляются друг с другом. Возникающая сила трения заставляет механизм автоматически подстраиваться под дорожные условия, осуществлять грамотное распределение момента вращения во время пробуксовки и поворотов.

Устройство дифференциала и принцип работы

Начнем с первого типа. Конический дифференциал зачастую выполнят функцию межколесного дифференциала. Цилиндрический дифференциал обычно встречается на полном приводе и ставится между осями. Червячный дифференциал универсален, что позволяет ставить механизм как между колесами, так и использовать в качестве межосевого.

При этом наиболее распространенным является конический дифференциал, а базовые элементы его конструкции активно используются и в устройстве других типов дифференциалов. По этой причине рассмотрим устройство и принцип работы конического дифференциала в качестве примера.

Итак, конический дифференциал, как уже было сказано выше, фактически является планетарным редуктором. В конструкцию включены полуосевые шестерни и сателлиты, которые находятся в корпусе (чашке дифференциала).

Сами сателлиты, которые реализуют функцию планетарной шестерни, позволяют соединить корпус и полуосевые шестерни. С учетом того, какую величину крутящего момента нужно передать, в конструкцию дифференциала могут интегрировать 2 или 4 четыре сателлита.

Солнечные (полуосевые шестерни) осуществляют передачу крутящего момента на ведущие колеса автомобиля. Передача происходит через полуоси, соединение полуосевых шестерен и полуосей выполнено через шлицы.

В первом случае симметричный дифференциал позволяет распределять крутящий момент по осям в равной степени, причем независимо от величины угловых скоростей ведущих колес.

Такой дифференциал используют для установки между колесами (симметричный межколесный дифференциал). Несимметричный дифференциал способен разделять крутящий момент в том или ином соотношении. Данная особенность позволяет использовать его между ведущими осями.

Теперь перейдем к принципам работы дифференциала. Прежде всего, симметричный дифференциал работает в трех основных режимах. Первый режим – движение по прямой, второй — движение в повороте, третий — езда по дорогое с плохим сцеплением (грязь, лед и т.д.).

Когда автомобиль движется прямо, колеса испытывают равнозначное сопротивление. Происходит передача крутящего момента от главной передачи на корпус дифференциала. Вместе с корпусом перемещаются сателлиты, которые, в свою очередь, осуществляют передачу момента на ведущие колеса.

Однако если машина заходит в поворот, колесо, которое находится ближе к центру (внутреннее ведущее) нагружается сильнее и начинает испытывать большее сопротивление сравнительно с наружным колесом (дальним от центра поворота).

В результате роста нагрузки внутренняя полуосевая шестерня несколько замедляет вращение, а это приводит к тому, что сателлиты начинают вращаться вокруг своей оси. Такое вращение сателлитов приводит к увеличению частоты вращения наружной полуосевой шестерни.

На практике возможность движения ведущих колес с разными угловыми скоростями делает возможным прохода поворота без пробуксовок. Кстати, крутящий момент все равно распределяется на ведущие колеса равнозначно.

Если же автомобиль забуксовал в грязи, в снегу или на льду, одно колесо испытывает большее сопротивление, чем другое. В этом случае дифференциал (благодаря своей конструкции) инициирует ускоренное вращение буксующего колеса, тогда как другое колесо замедляется.

Выходом из ситуации становится необходимость увеличения крутящего момента на колесе, которое не буксует. Для этого дифференциал необходимо заблокировать. По этой причине внедорожники имеют дополнительную возможность блокировки дифференциала, тогда как легковые авто и даже некоторые современные бюджетные «паркетники» лишены такой функции.

Устройство и принцип работы механической коробки передач. Виды механических коробок (двухвальная, трехвальная), особенности, отличия

Автоматическая коробка передач (АКПП, АКП) «классического» типа с гидротрансформатором: устройство и принцип работы. Плюсы и минусы гидромеханической АКПП.

Передачи включаются туго или не включаются скорости на механической коробке передач: основные причины неисправности и возможные неполадки.

Коробка передач «механика»: основные плюсы и минусы данного типа КПП, принцип работы механической трансмиссии автомобиля (МКПП).

Стыковка коробки передач и двигателя автомобиля

Соединение механической и автоматической трансмиссии с ДВС: на что обратить внимание, особенности и нюансы

Что такое КПП в автомобиле: назначение коробки передач, виды коробок передач, принцип работы, отличительные особенности трансмиссий.