6.2.1. Общие сведения

Дифференциал – это механизм трансмиссии, выполняющий функцию распределения подводимого к нему крутящего момента между колесами или мостами и позволяющий вращаться ведомым валам с одинаковыми или разными угловыми скоростями, кинематически связанными между собой.

Помимо общетехнических требований, предъявляемых ко всем механизмам трансмиссии, к дифференциалам предъявляется одно требование – они должны распределять крутящий момент между колесами или мостами в пропорции, обеспечивающей наилучшие эксплуатационные свойства автомобилю (максимальную силу тяги, устойчивость и управляемость).

Для увеличения силы тяги автомобиля необходимо распределять крутящий момент по колесам пропорционально нагрузке на колесо и коэффициенту сцепления. При различных значениях коэффициента сцепления под колесами правого и левого бортов силы тяги по бортам окажутся различными, в результате чего появится момент этих сил относительно вертикальной оси, проходящей через центр масс автомобиля, ухудшающий его устойчивость и управляемость. Для обеспечения же хорошей устойчивости движения необходимо равенство сил тяги на колесах правого и левого бортов. При различных значениях коэффициента сцепления под колесами это приведет к ограничению сил тяги на всех колесах силой тяги на колесе, имеющем минимальные сцепные возможности, и, как следствие, к ухудшению тяговых свойств автомобиля. Отмеченное противоречие практически всегда разрешается в пользу повышения тяговых свойств автомобиля.

Необходимо отметить, что дифференциал не влияет на общее передаточное число трансмиссии автомобиля. Он обеспечивает качение ведущих колес без проскальзывания на поворотах и при движении по неровностям дороги.

6.2.2. Классификация дифференциалов

Дифференциалы классифицируют по следующим основным признакам:

1. По конструкции – шестеренные (с коническими или цилиндрическими зубчатыми колесами), червячные, кулачковые и обгонные (муфты).

2. По месту расположения в трансмиссии – межколесные, межосевые, межтележечные и межбортовые.

3. По соотношению крутящих моментов на ведомых валах:

- с постоянным соотношением моментов (простые симметричные, распределяющие крутящий момент между ведомыми валами поровну, и простые несимметричные – не поровну). Несимметричные дифференциалы применяются только в межосевом приводе, когда вертикальная нагрузка на мосты автомобиля различна (например, в приводе между передним мостом и задней тележкой автомобиля типа 6х6).

- с непостоянным соотношением моментов (с принудительной блокировкой и самоблокирующиеся, которые могут быть дифференциалами повышенного трения, пульсирующими дифференциалами и муфтами свободного хода).

Дифференциалы повышенного трения делятся на кулачковые, червячные, с блокировочными фрикционными дисками, а также гидравлические, которые в свою очередь подразделяются на дифференциалы с масляным насосом и с муфтой вязкостного трения (вискомуфтой).

Пульсирующие дифференциалы обладают свойством изменения передаточного числа в процессе работы.

Муфты свободного хода – это устройства, которые не передают крутящий момент на ведомые валы при различных угловых скоростях их вращения. Они бывают роликовыми или кулачковыми.

Наибольшее распространение в автомобилестроении получили простые шестеренные дифференциалы с коническими или цилиндрическими зубчатыми колесами. Схемы таких дифференциалов приведены на рис. 6.13.

а) б)

Рис. 6.13. Схемы простых дифференциалов с постоянным соотношением моментов на ведомых валах: а - симметричного конического; б - несимметричного цилиндрического; 1, 8 - левая и правая полуоси дифференциала; 2, 6 - левая и правая полуосевые шестерни; 3 - сателлит; 4 - корпус дифференциала; 5 - ведомое колесо главной передачи; 7 - ось вращения сателлитов (водило); 9 - солнечная шестерня; 10 - эпициклическая шестерня

Червячные дифференциалы из-за присущих этим передачам недостатков в настоящее время не применяются, а кулачковые и дифференциалы с дисками трения ограниченно используются только как межколесные на полноприводных автомобилях для повышения их проходимости.