Міжколісний диференціал: види, будова, принцип роботи

Міжколісний диференціал відноситься до трансмиссионному механізму, який розподіляє крутний момент між валами приводу. Крім того, зазначений механізм дозволяє обертатися колесам з різними кутовими швидкостями. Цей момент особливо помітний при проходженні поворотів. Крім того, така конструкція дає можливість безпечно і комфортно переміщатися по сухому твердому покриттю. У деяких випадках, при виїзді на слизьку трасу або бездоріжжя, розглянуте пристосування може зіграти як стопор для автомобіля. Розглянемо особливості будови та експлуатації міжколісних диференціалів.

Опис

Диференціал призначений для розподілу крутного моменту від карданного вала до провідним колесам мостах спереду або ззаду, в залежності від різновиду приводу. В результаті міжколісний диференціал дає можливість провертатися кожному колесу без пробуксовки. В цьому і полягає пряме призначення механізму.


При прямолінійному переміщенні транспорту, коли навантаження на колеса рівномірна з однаковими кутовими швидкостями, розглянутий агрегат функціонує в ролі передавального відсіку. У разі зміни умов руху (буксування, розворот, поворот) навантажувальний показник змінюється. Півосі прагнуть обертатися з різними швидкісними параметрами, виникає необхідність розподіл крутного моменту між ними в певному співвідношенні. На цьому етапі міжколісний диференціал починає виконувати свою основну функцію – гарантування безпеки маневрів транспортного засобу.

Особливості

Схема розміщення розглянутих автомобільних засобів залежить від робочого ведучого моста:

На картері коробки перемикання передач (передній привід).

На корпусі ведучого заднього моста.

Машини з повним приводом оснащуються межколесным диференціалом на остовах обох мостів або роздавальних коробках (здійснюють передачу робочого моменту між колесами або мостами, відповідно).

Варто відзначити, що диференціал на машинах з'явився не так давно. На перших моделях «саморушні» екіпажі мали погану маневреність. Провертання коліс з ідентичним кутовим параметром швидкості призводило до пробуксовці одного з елементів або втрати зчеплення з дорожнім покриттям. Незабаром інженери розробили вдосконалену модифікацію пристрою, що дозволяє нівелювати втрату керованості.

Передумови для створення

Межколесные диференціали автомобілів винайшов французький конструктор О. Пеккер. У механізмі, призначеному для розподілу обертового моменту, були присутні шестерні і робочі вали. Вони служили для трансформації моменту кручення від двигуна до провідним колесам. Незважаючи на всі переваги, дана конструкція повністю не вирішувала проблеми з пробуксовкою коліс на поворотах. Виражалося це у втраті зчеплення одного з елементів з покриттям. Особливо виражено момент проявлявся на зледенілих ділянках. Буксування в подібних умовах призводило до неприємних пригод, що стало додатковим стимулом для розробки вдосконаленого пристосування, здатного запобігти заносу транспортного засобу. Технічне рішення зазначеної проблеми розробив Ф. Порше, який придумав кулачкову конструкцію, що обмежує прослизання коліс. Першими автомобілями, на яких застосовувалася імітація міжколісного диференціала, стали «Фольксвагени».

Пристрій

Обмежує вузол працює за принципом планетарного редуктора. У стандартну конструкцію механізму входять такі елементи:

напівосьові шестерні;

супутні сателіти;

робочий корпус у вигляді чаші;

основна передача.

Остов жорстким способом з'єднаний з веденим зубчастим колесом, яке приймає момент кручення від аналога головної передачі. Чаша через сателіти трансформує обертання на провідні колеса. Різниця у швидкісних режимах кутових параметрів забезпечується також за допомогою супроводжуючих шестерень. При цьому величина робочого часу залишається стабільною. Задній міжколісний диференціал орієнтований на передачу оборотів на провідні колеса. Транспортні повнопривідні кошти оснащуються альтернативними механізмами, що впливають на мости.

Різновиди

Зазначені види механізмів поділяються за конструкційними ознаками, а саме:

конічні версії;

циліндричні варіанти;

черв'ячні пристосування.

Крім того, диференціали розділяються за кількістю зубів шестерень півосей на симетричні і несиметричні версії. Через оптимальної можливості розосередження моменту кручення, другі модифікації з циліндрами монтуються на мости автомобілів з повним приводом.
Машини з переднім або заднім провідним мостом обладнуються симетричними конічними модифікаціями. Черв'ячна передача універсальна і може агрегувати з усіма типами пристроїв. Конічні агрегати здатні працювати в трьох конфігураціях: прямолінійним, поворотним і пробуксовочным способом.

Схема роботи

При прямолінійному переміщенні, електронна імітація блокування міжколісного диференціала характеризується рівним розосередженням навантаження між колесами транспортного засобу. При цьому спостерігається ідентична кутова швидкість, а корпусні сателіти не обертаються навколо власних осей. Вони трансформують момент кручення на півосі за допомогою статичного зубчатого зачеплення і веденої шестірні основної передачі. На поворотах автомобіль відчуває мінливе вплив зусиль і опору навантаження. Параметри розподіляються наступним чином:

Внутрішнє колесо меншого радіусу отримує збільшений опір, порівняно з зовнішнім аналогом. Підвищений показник навантаження зумовлює зниження швидкості обертання.

Зовнішнє колесо переміщається по більшій траєкторії. При цьому збільшення кутової швидкості сприяє плавному повороту машини, без буксування.

З урахуванням зазначених факторів, колеса повинні володіти різними кутовими швидкостями. Сателіти внутрішнього елемента сповільнюють обертання півосей. Ті ж, у свою чергу, через конічний зубчастий елемент, підвищують інтенсивність роботи зовнішнього аналога. При цьому момент кручення від основної передачі залишається стабільним.

Пробуксовка і курсова стійкість

Автомобільні колеса можуть отримувати різний параметр навантаження, буксуючи і втрачаючи зчеплення з дорожнім покриттям. При цьому на один елемент подається надмірне зусилля, а другий працює «вхолосту». З-за такої різниці рух автомобіля стає хаотичним або взагалі припиняється. Щоб усунути ці недоліки, використовують систему курсової стійкості або ручне блокування.

Для того, щоб момент кручення півосей вирівнявся, слід гальмувати дію сателітів і забезпечити трансформацію оборотів від чаші на навантажену піввісь. Це особливо актуально для міжколісних диференціалів Мазу та інших машин підвищеної вантажопідйомності з повним приводом. Така особливість пов'язана з тим, що варто втратити зчеплення в одній з чотирьох точок, величина крутного моменту спрямується до нуля, навіть якщо машина оснащена двома міжколісними і одним міжосьовим диференціалом.

Електронний самоблок

Уникнути неприємностей, зазначених вище, що дозволяє часткова або повна блокування. Для цього і застосовуються самоблокуються аналоги. Вони розподіляють кручення з урахуванням різниці на півосях і відповідних швидкісних режимів. Оптимальним способом розв'язання проблеми є обладнання машини електронним блокуванням міжколісного диференціала. Система оснащується датчиками, що контролюють необхідні показники під час руху транспортного засобу. Після обробки отриманих даних, процесор вибирає оптимальний режим коригування навантажувальних та інших впливів на колеса і мости.
Принцип роботи даного вузла складається з трьох основних стадій:

На початку прослизання ведучого колеса, контрольний блок отримує імпульси від індикаторів швидкості обертання, після їх аналізу автоматично приймається рішення про спосіб функціонування. Далі відбувається замикання клапана-перемикача і відкривання аналога високого тиску. Помпа вузла АБС створює тиск в робочому контурі гальмівного циліндра буксуючого елемента. Гальмування провідного проскальзывающего колеса здійснюється за рахунок підвищення тиску гальмівної рідини.

На другому етапі система імітації самоблока утримує гальмівне зусилля за рахунок збереження тиску. Дія насоса і пробуксовування колеса припиняється.

До третьої стадії роботи зазначеного механізму відноситься завершення прослизання колеса з одночасним скиданням тиску. Перемикач відкривається, а клапан високого тиску закупорюється.

Міжколісний диференціал КамАЗа

Нижче наведена схема зазначеного механізму з описом елементів: 1 - Основний вал. 2 - Ущільнювач. 3 - Картер. 4 7 - Шайби опорного типу. 517 - Корпусні чаші. 6 - Сателіт. 8 - Індикатор блокування. 9 - Заливна пробка. 10 - Пневмокамера. 11 - Вилка. 12 - Кільце-стопор. 13 - Муфта зубчаста. 14 - Блокувальна муфта. 15 - Зливна кришка. 16 - Шестірня приводу середнього мосту. 18 - Хрестовина. 19 - Зубчаста шестерня заднього моста. 20 - Кріпильний болт. 2122 - Кришка і підшипник.

Безпека

Міжколісний диференціал призначений для забезпечення безпечної та комфортної їзди на дорогах різного призначення. Деякі недоліки розглянутого механізму, зазначені вище, проявляються при небезпечному і агресивному маневруванні по бездоріжжю. Отже, якщо на машині передбачений привід ручного блокіратора, експлуатувати її необхідно виключно у відповідних умовах. Швидкісні машини використовувати без зазначеного механізму досить важко і небезпечно, особливо на високих швидкостях по шосе.