Дифференциал
Назначение механизмов распределения мощности
Специфика конструкции автомобиля предусматривает, как правило, раздвоение потока передаваемой от двигателя к движителю мощности, а в ряде случаев необходимость подключения (и отключения) какой-либо ветви трансмиссии. Раздвоение потока мощности имеет место на любом современном автомобиле, поскольку ведущих колес у него не меньше двух. В простейшем случае раздвоение потока мощности может быть осуществлено и без каких-либо специальных механизмов, если, например, подвести крутящий момент к середине вала, а снимать этот момент с его концов (так устроен привод ведущих колес простейшего спортивного автомобиля - карта). Однако постоянная жесткая связь между параллельными ветвями трансмиссии не всегда допустима. Так, при маневрировании автомобиля находящиеся на разных расстояниях от центра поворота внутренние и наружные колеса проходят разные пути и, следовательно, должны иметь разные угловые скорости, чтобы катиться без скольжения относительно опорной поверхности. Аналогичная картина наблюдается, когда одно из колес оси автомобиля огибает дорожную выпуклость, а другое катится по ровной дороге. Разные угловые скорости должны быть у колес и при движении по прямой ровной дороге, если у них отличаются радиусы качения, что, хотя и в малой степени, имеет место всегда. Если лишить колеса возможности вращаться с разными угловыми скоростями, то, прежде всего, обнаружится "нежелание" автомобиля круто поворачивать. Это связано с обусловленным тангенциальной эластичностью шин увеличением момента на внутреннем по отношению к центру поворота колесе и соответственном уменьшении - на наружном. Разные по величине (а при очень малых радиусах поворота и по направлению) продольные силы в пятне контакта ведущих колес с дорожным полотном создают момент, препятствующий повороту автомобиля. Рост силы в контакте колеса с дорогой может привести к появлению скольжения шин, вызывающего их дополнительный износ. Необходимость совершения для этого дополнительной работы приведет к увеличению расхода топлива.
Используемые для блокировки дифференциалов или подключения (отключения) ветвей трансмиссии муфты могут быть управляемыми или автоматическими. Из управляемых в автомобильных конструкциях обычно используются зубчатые и кулачковые, к автоматическим относятся вязкостные муфты и муфты свободного хода (МСХ).
Конструкция дифференциалов
Шестеренчатые дифференциалы
Шестеренчатый дифференциал -это планетарный механизм с двумя степенями свободы. В конструкции конического дифференциала крутящий момент с корпуса, являющегося водилом планетарного механизма, через свободно вращающиеся на своих осях сателлиты передается шестерням выходных валов. Скорость вращения выходных валов не зависит однозначно от угловой скорости корпуса дифференциала.
Если такой дифференциал использовать в качестве межколесного, то при движении автомобиля угловые скорости колес будут определяться соотношением путей, проходимых колесами, и их радиусами качения (при отсутствии скольжения колес, естественно). Единственное кинематическое ограничение таково: насколько один выходной вал обгоняет корпус, настолько другой отстает от него. В дифференциалах легковых автомобилей сателлитов обычно два, и установлены они на общей оси. В дифференциалах тяжелых автомобилей устанавливают по четыре сателлита, а их оси объединяют в виде крестовины.
Если учесть, что шестерни выходных валов имеют одинаковые радиусы, то из этого следует важный вывод: дифференциал распределяет крутящие моменты между выходными валами поровну. Как при этом будут соотноситься угловые скорости выходных валов, то есть будут ли вращаться сателлиты вокруг своих осей или нет, не имеет никакого значения. В принципе выходные валы могут вращаться в противоположных направлениях.