Как работает простой дифференциал

Устройство простейшего дифференциала показано на анимации: вращение от двигателя передается через ведущую шестерню главной пары к ведомой шестерне, которая жестко закреплена на корпусе дифференциала. Затем через установленные в корпусе шестерни-сателлиты вращение передается на полуосевые шестерни которые в свою очередь через приводные валы передают вращение колесам автомобиля.

Дифференциал устроен таким образом, что установленные в его корпусе шестерни-сателлиты могут вращаться вокруг своей оси. При движении по прямой вращение от ДВС через ГП передается на корпус дифференциала, он вращаясь передает крутящий момент на колёса через шестерни-сателлиты и полуосевые шестерни, при этом сателлиты в корпусе дифференциала не вращаются вокруг своей оси, так как автомобиль едет по прямой и его колеса проделывают равный путь. Если автомобиль отклоняется от прямолинейного движения и начинает поворачивать мы наблюдаем картину которая изображена на рисунке выше. Как мы можем понять колеса движутся с различной скоростью, внутренне колесо движется по более короткому пути, внешнее соответственно проделывает более длинный путь. Чтобы стало возможным проделать разный путь за одинаковое время колёса должны вращаться с разной скоростью, что и обеспечивает дифференциал. В повороте увеличивается сопротивление вращению у внутреннего колеса, внутренняя полуосевая шестерня вращается медленнее наружной, заставляя сателлиты в корпусе дифференциала поворачиваться вокруг своей оси, позволяя колесам вращаться с разной скоростью. Всем автомобилистам известно что дифференциал отлично справляется со своей задачей пока мы ездим по дорогам и не съезжаем в сторону. Если автомобиль движется по дороге с одинаковым сцеплением никаких проблем нет, но стоит нам съехать с асфальта хотя-бы одним колесом например на лед или просто качественную грязь как мы просто не сможем сдвинуться. В этом случае колесо с плохим сцеплением с дорогой начнет бодро и весело вращаться в воздухе раскидывая грязь, второе колесо которое стоит на асфальте при этом и не подумает пошевелиться, думаю многие попадали в подобную ситуацию.

Коэффициент блокировки (КБ) — соотношение крутящего момента на отстающем колесе к моменту на забегающем колесе. Его величина для симметричного дифференциала всегда равна 1, для дифференциалов повышенного трения — от 1 до 5. Чем больше КБ, тем лучше проходимость автомобиля. То есть при КБ = 3 момент на отстающем колесе будет в три раза больше, чем на буксующем, а при КБ = 5 — в пять раз. Но момент на колесе в эту секунду будет возможным от 20 до 70%, в зависимости от возможности блокирующего механизма.

О работе основных механизмов АКПП

Теперь, когда принцип работы автоматической коробки передач более-менее понятен каждому читателю, давайте рассмотрим функционирование отдельных составляющих автомата более подробно. Начнём с основных элементов АКПП, которые частично уже были освещены выше:

• Трансформатор – аналог сцепления механики. Работает по принципу постоянной циркуляции жидкости по каналам устройства, что необходимо для вращения лопастных машин и передачи кручения непосредственно на КПП. Чертёж или схема, кому как удобно, этого устройства таков:
• Непосредственно КПП, представленная сложным планетарным механизмом, – аналог блока шестерёнок в механической коробке. Данный элемент АКПП является основным, так как именно он ответственен за изменение передаточного числа при переключении передач. Состоит планетарный механизм из огромного числа элементов, среди которых выделяется ряд основных:
• Тормозная лента и фрикционы, которые наиболее важны в процессе переключения передач. Работа данных узлов чем-то схожа с функционированием типового электромагнитного клапана, ведь они также то втягиваются, то затягиваются, но при этом цепляя те или иные шестерни;

Малые муфты, шестерни и подшипники, передающие крутящий момент от гидротрансформатора приводному валу (колёсам);

• Соленоиды – каналы, ответственные за передачу гидравлических сигналов к конкретным фрикционам, муфтам и другим элементам КПП;
• Дополнительные элементы механизма (втулки, прокладки, сальники, шайбы), требующиеся для организации совместного и беспроблемного функционирования отмеченных выше элементов КПП.

В разрезе стандартный автомат выглядит следующим образом:

Любая модель автомобиля с автоматической коробкой передач в стандартном понимании этого определения устроена представленным выше способом. Безусловно, различия могут быть, но они не столь существенны. Сегодня практически все типы АКПП, автомата работают подобным образом, поэтому акцент в изучении этого механизма стоит делать именно на его рассмотрении.

Примечание! На первый взгляд конструкция автоматической коробки переключения передач может показаться относительно несложной и лёгкой, но подобное мнение крайне ошибочно. Данный механизм не только колоссально сложен, но и много весит. Вес АКПП в сборе нередко превышает 100 килограмм.

Виды дифференциалов повышенного трения

Для устранения вышеперечисленных недостатков в трансмиссию машины был внедрён дифференциал, который также должен передавать на колёса все нагрузки, получаемые от двигателя. На машинах более ранних выпусков устанавливались планетарные дифференциалы классической конструкции с симметричной схемой распределения крутящего момента.

Данный дифференциал всего лишь частично устранял указанные недостатки. Начиная с 30-х годов прошлого столетия стали проводиться исследования применения дифференциалов повышенного трения. Они устанавливались сперва на спортивных автомобилях, а затем в серийных внедорожниках и дорожных авто. Наиболее широкое применение получили следующие дифференциалы повышенного трения: ФРИКЦИОННЫЕ
• самоблокирующийся фрикционный многодисковый дифференциал. Состоит из корпуса, сателлитов, оси сателлитов, выходных полуосей, шестерен полуосей, пакетов дисков. Диски поочередно связаны с корпусом дифференциала и шестернями полуосей. Диски подпружинены пружиной. Работа основана на синхронном вращении полуосей с корпусом на прямом участке дороги и разности вращений при выполнении маневров. В этом случае, в работу вступает фрикцион и подаёт дополнительный крутящий момент на отстающую шестерню. Имеющие в своей конструкции подпружиненные пакеты фрикционных дисков. Они имеют статическое преднатяжение (момент срабатывания) от 2 до 12 кг/м. Используются в автоспорте, быстро изнашиваются, требуют вмешательства для восстановления рабочих характеристик после каждой гонки. • самоблокирующийся героторный дифференциал. Конструкция подобна вышеописанному дифференциалу, только вместо пружин установлен поджимной поршень и гидронасос. Фрикционные диски сжимаются поршнем под давлением жидкости от одного или двух шестерёнчатых насосов. Недостатки примерно такие же, как и для подпружиненного фрикциона • кулачковый (зубчатый) дифференциал. Состоит из сепаратора, наружной звёздочки, внутренней звёздочки, сухарей, двух полуосей, ведомой шестерни главной передачи, корпуса. Основан на применении кулачковых (зубчатых) пар вместо планетарного механизма. При небольшой разнице в угловых скоростях полуосей зубчатые пары взаимно проворачиваются, а при пробуксовке блокируют оси. Положительные стороны: простота конструкции, доступность монтажа, низкая стоимость. Отрицательные стороны: резкая работа, низкая эффективность, повышенный расход топлива. В связи с этим, устанавливаются, в основном, на военную и специальную технику. • вискомуфта. Состоит из корпуса, ведущего вала, ведомого вала, пакета дисков (дисков ведущего и ведомого валов), ступицы, нажимного диска, 2-х кольцевых нагнетательных поршней, кольцевого рабочего поршня, балансировочной пружины. Принцип работы основан на заполнении междискового пространства фрикциона динатантной жидкостью, силиконовой, способной загустевать и увеличиваться в объёме при повышении температуры. С увеличением разности во вращении полуосей увеличивается температура от трения, соответственно, увеличивается вязкость жидкости и, как результат, сцепление дисков. Преимущества: простота конструкции и эксплуатации. Недостатки: малая эффективность, громоздкость конструкции, инертность в использовании. В связи с массивностью, в основном применяются для межосевых дифференциалов.
ШЕСТЕРЁНЧАТЫЕ
• самоблокирующийся дифференциал (КВАЙФ). Состоит из корпуса, сателлитов левого и правого рядов, полуосевых шестерен (левой и правой), 2-х выходных валов. В данном дифференциале оси с сателлитами закрыты в корпусе (в специальных отверстиях), расположены в два ряда параллельно оси вращения корпуса. Сателлиты из разных рядов зацепляются между собой попарно винтовыми зубьями. • «торсен» первого типа. Состоит из корпуса, сателлитов левого и правого рядов, правой и левой шестерен полуосей, 2-х выходных валов. «торсен» первого типа. Каждая полуось имеет свои сателлиты, попарно связанные с сателлитами другой полуоси. Зацепление прямозубое, ось сателлита перпендикулярна полуоси.

• «торсен» второго типа. Состоит из корпуса, сателлита, связанного с правой шестернёй полуоси, сателлита, связанного с левой шестернёй полуоси, правой и левой полуосевых шестерен, левого и правого выходных валов. «торсен» второго типа. Применяются косозубые шестерни полуосей и винтовые сателлитов. Оси сателлитов параллельны полуосям.

Установка дифференциала повышенного трения.

Дифференциалы устанавливаются на всех типах автомобилей. На машинах с одной ведущей осью устанавливается один дифференциал на ведущей оси, между колёсами. На автомобилях с подключаемой второй ведущей осью устанавливается два дифференциала, по одному на оси, также между колёсами. На автомашинах с постоянным полным приводом устанавливается три дифференциала: один – межосевой, и по одному на осях между колёсами. Межколёсный дифференциал распределяет нагрузку между колёсами, в зависимости от условий их работы, а межосевой распределяет нагрузку между осями. Все виды рассматриваемых дифференциалов могут устанавливаться между осями полноприводных автомашин, а также между полуосями (межколёсные) полноприводных и с одномостовым приводом. Вискомуфта, в связи со своей массивностью, устанавливается, в основном, между осей. Для установки дифференциала необходимо досконально исследовать конструктивные особенности трансмиссии машины и определить, какой вид дифференциала подойдёт для установки (несмотря на универсальность изготовления дифференциалов, существуют отличия, не позволяющие произвести установку без выполнения доработок, замены деталей или агрегата). Установку дифференциалов повышенного трения необходимо выполнять специалистам высокой квалификации. При необходимости выполнения доработок может возникнуть потребность в токарных, фрезерных, шлифовальных и других станках.

Режимы работы автоматической коробки передач

Ни для кого не секрет, что АКПП – пусть и автоматизированный механизм, но работающий по заданному режиму. Сегодня производители автомата предлагают широкий перечень возможностей относительно управления их агрегатами. Несмотря на это, большинство моделей автомобилей с автоматической коробкой передач так и работают на 5 базовых режимах:

• P – парковочный режим, при использовании которого мотор и трансмиссия разъединены, гидротрансформатор блокирован (говоря проще, данный режим – это имитация первой или задней передачи МКПП при парковке автомобиля на небольшой временной промежуток);
• R – задний ход, пожалуй, объяснений не требует;
• N – режим нейтральной передачи, используемый для буксировки автомобиля на небольшое расстояние или длительные парковки;
• D – движение вперёд, также, наверное, объяснений не требует, в типовом варианте в данном режиме коробка осуществляет переборку передач с низшей на высшую при ускорении и наоборот при замедлении;
• L – режим работы КПП на заведомо пониженной передаче, требующийся для движения в пробке или по «тяжёлой» дороге.

Новые АКПП, как правило, имеют большее количество рабочих режимов, которые обеспечивают наилучшую работу мотора при движении в определённых условиях. Наиболее используемые среди таковых на большинстве моделей авто с АКПП представлены следующим перечнем:

• O/D – режим включения постоянного передаточного числа менее единицы, что очень удобно для движения по дороге с конкретной и неизменяющейся скоростью;
• D3 – режим, полностью противоположный предыдущему, поэтому он часто называется не «D3», а «O/D off»;
• S – зимний режим, используемый для движения по гололедице или глубокому снегу;
• L – режим работы КПП только на первой передаче для осуществления каких-либо сложных манёвров.

Помимо основных режимов работы автомата, также имеются некоторые разновидности субрежимов. Зачастую они включаются кнопками на руле или ручке коробки. Как правило, на машинах с автоматической коробкой передач субрежимы представлены функциями «SPORT» (POWER), которая обеспечивает лучшую динамику разгона, и «SNOW» (WINTER), являющейся довольно-таки хорошей помощницей для водителя при езде по льду или снегу, так как гарантирует отличное сцепление колёс с дорогой.

Субрежимы и основные режимы коробки передач типа «АКПП» должны использоваться с полным соблюдением рекомендаций производителя. Во многом это связано с тем, что некоторые из них просто несовместимы друг с другом, а их совместное использование способно вызвать поломку. К счастью незадачливых автомобилистов, более-менее новые АКПП (модели, выпущенные с года 1995) имеют функции блокировки несовместимых режимов, поэтому поломать их неправильной эксплуатацией не получится.

Примечание! Отметим, что даже самый инновационный автомат способен поддерживать торможение мотором на всех режимах своей работы. Как правило, для данной цели используется переход на функционирование в режиме нижних передач (к примеру, в режим L) из области режима P.