Что такое дифференциал в автомобиле и как он работает

Не каждый даже опытный водитель знает в полной мере, что такое дифференциал в автомобиле и для чего он необходим. Это механизм, который отвечает за распределение крутящего момента между приводным валом и позволяет колесам вращаться под различными углами. Механизм трансмиссии особенно видит, когда машина начинает поворачивать.

Назначение дифференциала в первую очередь заключается в обеспечении стабильного вождения в условиях сухой погоды на твердом дорожном покрытии. Но важно принять во внимание, если ТС сойдет с устойчивого покрытия на гололед или сельскую дорогу, дифференциал может не давать авто двигаться дальше. Чтобы понять все особенности данного явления, важно понять, что такое дифференциал в машине.

Что представляет дифференциал

Что такое дифференциал в автомобиле простыми словами – это механизм, который распределяет карданный вал трансмиссии между передней и задней осью колес. В результате происходит движение без буксования. Именно в выполнении данной задачи заключается назначение дифференциала.

Когда движение происходит прямолинейно, оказывается равномерная нагрузка на колеса. При этом угловое вращение происходит с одинаковой скоростью. Механизм выполняет функцию дополнительного звена. В случае, когда условия начинают меняться, нагрузка перестает распределяться равномерным образом. Полуоси вынуждены вращаться с различной скоростью, поэтому появляется новая необходимость распределения крутящего момента в конкретных пропорциях. В таком случае узел начинает выполнять сложную работу, обеспечивая максимально возможную безопасность при исполнении маневров автомобилем.

В зависимости от того, какой привод имеет автомобиль, расположение дифференциала может различаться:

• передний привод;

• задний привод;

• полный привод.

В последнем случае входит комплекс передних и задних мостов, либо раздаточная коробка.

Интересен тот факт, что дифференциал появился в автомобилях по прошествии многих лет. Производители были озадачены решением проблемы с маневренностью. Из-за одинаковой угловой скорости одни колеса начинали буксовать, а другие переставали контактировать должным образом с дорожным покрытием. В тот момент инженеры начали вспоминать, что существует определенный механизм, который поможет им справиться с поставленной задачей и снизить риск потери управления.

Дифференциал стал официальным открытием француза Онесифора Пеккера. В конструкции изобретатель использовал шестеренки и валы. Через них происходила передача крутящегося момента. Но даже при появлении такого важного открытия вопрос с пробуксовкой невозможно было решить в полной мере. В системе начали проявляться некоторые нюансы. Так, например, при тестировании одно из колес начинало терять сцепление с дорожным покрытием. Сложнее всего приходилось с поверхностями, которые были покрыты льдом.

Среди самых негативных последствий стоит выделить большое количество аварийных ситуаций. В результате инженерам приходилось тратить немало времени, чтобы решить возникшую проблему. Пробуксовка становилась одной из основных причин заноса. Решение проблемы предложил Фердинанд Порше, который представил миру кулачковый механизм. Именно с его помощью удалось ограничить проскальзывание колес. Немецкий дифференциал начал активно использоваться в машинах автоконцерна Фольксваген.

Эксплуатация дифференциала в зависимости от типа

Использование устройств происходит для дальнейшей транспортировки крутящего момента колесам и мостам автомобиля.

Грузовые и легковые авто обладают межколесным дифференциалом, который передает вращение для колес. Дифференциал, который возникает между мостами, используется преимущественно в машинах с полным приводом. Можно выделить следующие типы механизмов:

• конический;

• цилиндрический;

• червячный.

Также выделяют симметричные или асимметричные. Так как есть возможность распределения крутящего момента, несимметричный вид используется между мостами с полным приводом. Транспортные средства с передним или задним приводом имеют симметричный дифференциал конической формы.

Самым универсальным и стандартным является червячный тип. Поэтому его можно использовать с любым типом привода.

Принцип работы

Чтобы понять, каким образом происходит работа дифференциала, нужно рассмотреть его функционирование в трех различных состояниях:

• при прямом движении;

• при поворотах;

• при буксовании.

При прямом движении

Характерной особенностью является равномерное распределение нагрузки между колесами автомобиля. При этом угловая скорость будет одинаковой. В корпусе размещаются сателлиты, которые не вращаются около своих осей. Передача осуществляется от шестерни с главной передачей через зацепление зубчатой формы.

При поворотах

При повороте распределение нагрузок осуществляется следующим образом:

• внутреннее колесо обладает наименьшим радиусом и испытывает наибольшее сопротивление в сравнении с наружным. В результате сниженной нагрузки скорость вращения значительно снижается;

• наружное колесо перемещается по большому радиусу, поэтому увеличивает угловую скорость для плавного входа в поворот, не вызывая пробуксовки. Когда ход начинает замедляться, сателлита начинает приходить в действие.

Как следствие можно сделать вывод, что колеса должны иметь различные угловые скорости. Крутящий момент, который исходит от главной передачи, остается на неизменном уровне.

При буксовании

Автомобильные колеса, которые движутся прямо по скользкому дорожному покрытию или в отсутствии нормальной трассы, способны испытывать нагрузку различной величины: какие-то начинают буксовать и постепенно теряют сцепление с дорожным покрытием. Другое колесо напротив, начинает замедлять хода из-за большой нагрузки. Схема поворота также повторяется. Но в данном случае приносит только негатив: колесо получает 100%-принятый дифференциал с крутящим моментом, а с большой нагрузкой может вовсе перестать вращаться.

Чтобы решить подобные проблемы, можно использовать блокировку в ручном или автоматическом режиме, либо внедрить систему с курсовой устойчивостью.

Блокировка дифференциала

Чтобы добиться одинакового по величине крутящего момента, потребуется сделать блокировку сателлитов либо передать его на нагруженную ось. Такое решение пользуется популярностью в ситуации, если встречается повышенная проходимость с приводом 4х4. Это объясняется не только тем, что используется для тяжелых дорожных условий. Если машина потеряет сцепление хотя бы в одной из существующих 4-х точек, величина крутящего момента будет стремиться к нулю. Как следствие машина дальше не поедет.

Во избежание подобных неприятностей может помочь блокировка. Она встречается полной или частичной. Зависит от того, в какой степени произошло перераспределение усилий между осями и какой тип блокировки используется: вручную или автомат.

На рынке пользуются высокой популярностью дифференциалы, которые самостоятельно блокируются, а также распределяют крутящийся момент с учетом существующей разницы в полуоси.

Самым сложным, но проверенным методом устранения недостатков узла, принято считать блокировку в электронном формате. Датчики самостоятельно контролируют существующие показатели в процессе движения. На основании показателей можно правильно скорректировать полученные данные.

Соблюдение безопасности

Основным предназначением дифференциала является обеспечение безопасных условий для совершения маневров на автотрассах. Вышеперечисленные нюансы, в первую очередь, затрагивают езду в экстремальных условиях или на пересеченной местности.

Если на ТС присутствует привод с ручной блокировкой, то его можно использовать только в соответствии с дорожными условиями. А шоссейные автомобили, которые не могут ехать медленнее 100 км/час, водить без дифференциала довольно опасно.