Что такое дифференциал и в чем его секрет?

Диагностика и ремонт дифференциала

Дифференциал ваз 2110 нередко требует ремонта. Очень часто неисправность зависит от подшипника, степени его изношенности. Процесс замены детали можно совершать в домашних условиях, и заключается он в прессовании коробки с цапфы. Сепаратор при этом уже непригоден для эксплуатации, деталь не может быть установлена повторно

Когда проводится диагностика, важно внимательно осмотреть зубья сателлитов, шестеренок и шлицов на предмет износа и механических повреждений. Если это есть, детали также придется заменять

Ремонт дифференциала практически невозможен без замены подшипника. Рабочий процесс начинается с откручивания и снятия АКПП. Это трудоемкая работа, которая требует много времени и физических усилий. В первую очередь, отсоедините селекторный трос от АКПП, шланги подачи масла и электрические разъемы. Снимите переднюю часть машины для открытия доступа к валу привода. Двигатель лучше подвесить, открутить продольную лыжу и подушки коробки. Отсоедините все крепежи, связанные с мотором. Снимите коробку и произведите диагностику и замену поврежденных элементов. Обязательно выполняется замена подшипников

Для обеспечения качественной работы в дальнейшем, немаловажно очищать от старого и смазывать новым герметиком составные части перед сборкой

Компоновочные схемы автомобилей

Расположение основных агрегатов — двигателя, коробки передач и главной передачи — друг относительно друга, в пределах кузова, естественно, называют компоновочной схемой автомобиля.

1. Первая и одна из самых распространенных до недавнего времени схем – классическая .

Под классической компоновкой подразумевается установка двигателя спереди продольно (т. е. вдоль оси автомобиля) над передней осью с приводом на задние колеса (схема изображена на рисунке 3.5) .

Рисунок 3.5 Классическая компоновочная схема автомобиля.

При этом коробка передач может быть присоединена к двигателю, а может быть расположена рядом с главной передачей, а в отдельных случаях даже иметь общий с главной передачей корпус (тогда говорят, что «коробка передач в блоке с главной передачей»). В плане взаимного расположения элементов шасси и двигателя — все предельно просто, но есть недостаток: тоннель в днище кузова, внутри которого проходит карданный вал, передающий вращение от двигателя к колесам, он «съедает» пространство для ног пассажиров заднего сиденья.

2. Продольно расположенный двигатель с приводом на передние колеса (показан на рисунке 3.6) . Такая компоновка характерна для автомобилей марки Audi. Данной схемой расположения основных агрегатов конструкторы практически избавились от центрального тоннеля в днище кузова, по крайней мере, в задней части салона.

Рисунок 3.6 Продольное расположение двигателя с приводом на передние колеса.

3. Поперечно расположенный двигатель с приводом на передние колеса (показан на рисунке 3.7) . Коробка передач подсоединена к двигателю и имеет общий с главной передачей корпус. Положительным аспектом сего конструктивного решения является компактность всего силового агрегата и возможность рационального и полного использования всего пространства внутри салона автомобиля (отсутствует центральный тоннель и тоннель под коробку передач).

Рисунок 3.7 Поперечное расположение двигателя с приводом на передние колеса.

4. Продольное расположение двигателя за задней осью с приводом на задние колеса (еще называют с «задним расположением двигателя») (показано на рис 3.8) . Такая компоновка нынче редкость и применяется, в основном, фирмой Porsche.

Рисунок 3.8 Продольное расположение двигателя за задней осью с приводом на задние колеса.

5. Продольное расположение двигателя перед задней осью с приводом на задние колеса (показано на рис. 3.9) . Коробка передач при этом находится за двигателем.

Рисунок 3.9 Продольное расположение двигателя перед задней осью с приводом на задние колеса.

О таком расположении иногда говорят: «двигатель в базе», подразумевая, что геометрически двигатель находится в пределах колесной базы автомобиля (смотрите «Основные технические характеристики автомобиля»).

Примечание К слову сказать, есть варианты, когда для получения лучшей развесовки по осям, двигатель, расположенный спереди продольно, смещают далеко за переднюю ось, помещая его в пределах колесной базы (такая компоновка показана на рис. 3.10).

Рисунок 3.10 Продольное расположение двигателя за передней осью с приводом на задние колеса.

6. Поперечное расположение двигателя перед задней осью с приводом на задние колеса (рисунок 3.11) .

Рисунок 3.11 Поперечное расположение двигателя перед задней осью с приводом на задние колеса.

Стоит отметить, что практически при любом расположении двигателя возможен привод на все колеса (подробнее об этом — в главе «Трансмиссия»).

Различают два основных варианта полного привода:

• Постоянный полный привод Это когда все четыре колеса воспринимают вращение от двигателя постоянно.
• Подключаемый полный привод (большая часть всех современных легковых автомобилей оборудованы именно по такой схеме). В этом случае передние или задние колеса подключаются (в дополнение к основным ведущим колесам) к тяге двигателя через специальный механизм (муфту), только когда электроника сочтет это нужным, например, если ведущие колеса начнут буксовать.

Источник

Расположение

Существуют 2 вида дифференциалов: межосевой и межколесный (находится в корпусе ведущего моста). Эти типы дифференциалов имеют ряд отличий. Расположение узла зависит от типа привода автомобиля.

Межколесный ставится на автомобили как с одной, так и с двумя ведущими осями. На переднеприводных авто из-за отсутствия карданной передачи узел стоит сразу за КПП (либо они совмещены в одном корпусе). На машинах с задним приводом он устанавливается в редукторе.

Межосевой ставят на автомобили с полным приводом. Он распределяет мощность уже не между колесами, а между двумя осями. Данный узел задействует при подъёмах и спусках. Из-за наклона авто масса перераспределяется и одна из осей нагружается больше.

Большинство полноприводных авто оборудовано сразу 3 дифференциалами (2 – межколесных и 1 — межосевой). В то же время для машины с одной ведущей осью достаточно всего 1-го межколесного узла.

Разновидности дифференциалов

С течением времени данный аппарат активно совершенствовался и изменялся. На сегодняшний день в автомобилестроении активно применяются всевозможные разновидности дифференциалов, исходя из тех нагрузок, на которые рассчитано авто, для каких дорог оно предназначено и какие цели ставил перед собой конструктор.

• Согласно распределению усилий на полуоси дифференциал может быть несимметричным и симметричным. В последнем случае шестерни имеют равное количество зубцов, что позволяет симметрично распределить вращения. Если количество зубцов неравное, то распределение усилий происходит несимметричным образом, что крайне выгодно внедорожникам высокого уровня проходимости.
• Согласно конструктивным особенностям различают три типа дифференциалов: червячный, цилиндрический и конический. Название диктуется типом передачи, применяемым для осуществления вращения полуосей. На сегодняшний день наибольшей популярностью пользуются модели конического типа.

Разновидности блокировки дифференциала

Блокировочная система была создана для внедорожников, для которых пробуксовка любого из колёс может привести к остановке авто.

Различают три главных типа блокировки:

1. Электронная блокировка. Являет собой имитацию функционирования дифференциала. Электроблокировка применяется в антипробуксовочных электросистемах. В случае необходимости тормоз замедляет буксующее колесо. После этого усилие перераспределяется дифференциалом, увеличивая нагрузку на 2-ю полуось, характеризующуюся лучшим сцеплением с дорожным полотном.
2. Самоблокировка либо автоблокировка. Это система, облегчающая процесс управления машиной, избавляя тем самым водителя от необходимости лично блокировать дифференциал. Данный тип также именуется дифференциалом повышенного трения.
3. Ручная блокировка дифференциала. Данная система предполагает самостоятельное включение и выключение водителем блокировки согласно собственному усмотрению. Возле места водителя располагается клавиша либо рычаг управления блокировкой, посредством которых осуществляется принудительная остановка процесса вращения сателлитов вокруг собственной оси. Работа дифференциала фактически начинается так же, как и во время движения по прямой, равномерно распределяя усилие на обе оси. В процессе этого происходит существенное ухудшение управляемости, поскольку крайне проблематично осуществлять повороты, если дифференциал заблокирован.

Различают два типа самоблокирующихся дифференциалов:

1. Speed Sensitive. Блокировка осуществляется посредством вискомуфты, срабатывающей тогда, когда одна полуось движется быстрее другой.
2. Torque. Блокировка, активизирующаяся от разницы момента крутящего момента на полуосях. Во время пробуксовки активируются гасители скорости, которые подтормаживают полуось, которая вращается быстрее другой.

В современных автомашинах применяется несколько разновидностей дифференциалов:

• Torsen. Это коническо-червячный, комбенированный механизм. Благодаря своей высокой надёжности и мощности он применяется для езды в условиях крайнего бездорожья.
• Кулачковая (полная) блокировка. Предполагает ручную блокировку из салона авто. Довольно неудобен, но, не смотря на это, данный вид продолжает использоваться на всех внедорожных автомобилях. Помимо того существует довольно много сторонников данного способа блокировки.
• Дисковая блокировка. Являет собой конструкцию с несколькими дисками, муфтами и коническими шестернями. В случае разности в скорости вращения полуосей стыки между шестернями разъединяются, и происходит блокировка системы, вследствие чего скорость вращения полуосей выравнивается.
• Вискомуфта. Данное блокировочное устройство базируется на использовании жидкости с переменной влажностью. Уровень вязкости данной жидкости зависит от скорости её перемещения (соотношения скорости вращения правой и левой полуосей). Вплоть до 100-процентной блокировки контактных блоков дисков. Вискомуфту монтируют на легковые автомашины и кроссоверы. Она не подходит для использования в условиях крайнего бездорожья.
• Квайф. Это наиболее простая конструкция. Её ключевая особенность заключается в применении нескольких пар сателлитов, которые сцепляются друг с другом. Возникающая сила трения заставляет механизм автоматически подстраиваться под дорожные условия, осуществлять грамотное распределение момента вращения во время пробуксовки и поворотов.

Объяснение принципа работы

В переводе с латинского языка differentia означает «разница». В автомобиле дифференциалом называют механизм, распределяющий крутящий момент на автомобильные оси. Он обязательно существует в каждом автомобиле. Простой дифференциал называется классическим, открытым или свободным.

Представим, что в редукторе заднего моста нет дифференциала, а существует единая ось, как у трёхколёсного велосипеда.

Так как не существует абсолютно прямолинейного движения, и руки водителя практически никогда не лежат на рулевом колесе неподвижно, то ясно, что у ведущих колёс путь будет очень похожий, но немного разный.

Если бы не было дифференциала, то путь левого и правого колеса был единым. Тогда неизбежными станут постоянные пробуксовки, так как колёсам «навязана» общая траектория. Отсюда повышенный износ покрышек, быстрый выход узлов трансмиссии из строя.

Задача редуктора – дать колёсам независимость и «свободу», разобщить их жёсткую связь.

Как работает классический дифференциал?

Если есть одна ведущая ось (вся ВАЗовская классика), то требуется один редуктор между задними колёсами, т.е. межколёсный. В случае полноценного джипа имеется целых три дифференциала – два межколёсных на каждую ось, и дополнительно межосевой.

Этот механизм (второе название – редуктор) ставится в картере заднего моста. Ведущая шестерня передаёт на ведомую момент вращения. Он распределяется на две шестерёнки полуосей, а те вращают колёса.

Дополнительные шестерни – сателлиты являются симметричным равноплечим рычагом, и передают усилия на колёса поровну.

Когда автомобиль движется прямолинейно, то сателлиты не вращаются. Как только автомобиль съезжает на неровную почву, или входит в поворот, то есть когда у каждого колеса появляется свой путь, сателлиты приходят во вращение и перераспределяют момент вращения между колёсами ведущей оси, причём на ту полуось, которая меньше сопротивляется и которую легче раскрутить.

Дифференциал ВАЗ представлена на рис ниже:

8 — шестерня полуоси; 9 — сателлит; 11 — ведомая шестерня главной передачи; 18 — ведущая шестерня главной передачи;

Так ведут себя сателлиты и распределяют момент движения на разных участках:

— прямолинейное движение — поворот налево — правое колесо буксует

Из анализа частот вращения полуосей и коробки редуктора следует, что:

1. Если одно колесо неподвижно, то свободное колесо вращается «за двоих», и частота вращения удвоена.
2. Если одно колесо скользит, то оно вращается быстрее, и начинает буксовать, а второе колесо с хорошим сцеплением получит такой же крутящий момент, так как он распределен поровну, и дифференциал не может отдать ему всю тягу.
3. Если тяга единственного колеса станет меньше, чем сопротивление движению, автомобиль встанет.
4. При этом образуется ситуация пункта 1, работающее колесо останавливается, а ранее буксующее резко увеличивает обороты.
5. При попытке «добавить газа» увеличивается частота оборотов буксующего колеса.

Итак, обычный редуктор не помогает ведущей оси на скользкой дороге, и на покрытиях с большим сопротивлением качению (снег, песок и грязь). Стоимость обычного редуктора около 5000 руб.

Неисправности дифференциалов

Учитывая, что в конструкции любого дифференциала используется взаимодействие шестерен и осей, такой механизм подвержен быстрому износу и поломкам. На элементы планетарного механизма оказывается серьезная нагрузка, поэтому без должного обслуживания они быстро выйдут из строя.

Хотя шестерни изготавливаются из прочных материалов, на механизм стоит обратить внимание, если при езде увеличился шум, стук и вибрации, которых раньше не было. Также тревожный момент – течь смазки

Хуже всего, если механизм заклинивает. Однако при должном обслуживании такое происходит крайне редко.

В автосервис нужно обратиться, как только появляется течь масла из корпуса редуктора. Производить проверку узла можно и самостоятельно. Помимо визуального осмотра после поездки можно проверить температуру масла в картере редуктора. При нормальной работе механизма этот показатель будет составлять около 60 градусов. Если дифференциал нагревается намного сильнее, значит стоит обратиться за консультацией к специалисту.

В рамках планового обслуживания следует проверять уровень смазки и ее качество. Каждый производитель масла для трансмиссии устанавливает свой регламент по его замене. Не стоит игнорировать эту рекомендацию, так как в масле могут находиться мелкие абразивные частицы, которые будут портить зубья шестерен, а также разрушать масляную пленку, предотвращающую трение металлических деталей.

Если в результате визуального осмотра было замечено подтекание центрального дифференциала или наблюдается похожая проблема у аналогов переднеприводного авто, следует заменить сальник.  Снижение уровня смазки приводит к повышенному трению деталей, что значительно сокращает рабочий ресурс устройства. Работа редуктора на сухую приводит в негодность сателлиты, подшипник и осевые шестерни.

Самостоятельную диагностику дифференциала проводят следующим образом. Вначале поддомкрачивают ведущую ось авто. Коробка передач переводится в нейтральное положение. Одно колесо вращается сначала в одну, а затем в другую сторону. Та же процедура делается со вторым колесом.

При исправном дифференциале вращение колес будет происходить без люфта и шума. Также некоторые неисправности можно устранить самостоятельно. Для этого редуктор снимают, разбирают и промывают все его элементы в бензине (чтобы выявить дефектные места). Во время выполнения этой процедуры можно обнаружить люфт сателлитов и выработку на шестернях.

Изношенные элементы удаляют, а вместо них производится установка новых деталей. В основном замене подлежат сателлиты, подшипники и сальники, так как они быстрее выходят из строя. Регулировка сателлитов проводится путем подбора шестерен с минимальным зазором между зубьями.

Вот еще одно видео о том, как регулировать преднатяг подшипника дифференциала:

Регулировка натяга подшипников дифференциала

Watch this video on YouTube

Назначение механизма

Чтобы понять роль дифференциала, применяющегося в транспортных средствах всех типов, нужно рассмотреть конструкцию обычного планетарного редуктора, передающего усилие от карданного вала двум полуосям. Алгоритм работы агрегата прост:

1. Кардан вращает хвостовик с косозубой шестеренкой на конце.
2. От хвостовика крутится большая планетарная шестерня, соединенная с двумя полуосями.
3. Крутящий момент передается от планетарной шестерни полуосям и закрепленным на концах колесам.

Без дифференциала редуктор поровну распределяет крутящий момент на 2 оси, в результате колеса вертятся с одинаковой скоростью. Такое разделение вполне годится для прямолинейного движения, которое в реальности встречается довольно редко – даже при езде по ровным участкам трассы автомобиль отклоняется от прямой линии.

Чтобы машина идеально прошла поворот, колеса одного моста должны вращаться с разными скоростями, поскольку внешнее катится по более широкой дуге. Простой редуктор, обеспечивающий одинаковое вращение обеих полуосей, на повороте заставит одну шину скользить, вторую – буксовать, что заметно ухудшает маневренность авто.

Совмещенный с планетарным редуктором дифференциал нужен для изменения угловых скоростей правого и левого колеса в зависимости от крутизны поворота. Механизм автоматически распределяет крутящий момент на полуоси, позволяя колесным покрышкам совершать разное число оборотов при движении автомобиля по дуге. Без дифференциала нормальная эксплуатация транспортного средства невозможна по таким причинам:

• недостаточная управляемость;
• быстрое истирание шин;
• ускоренный износ деталей редуктора, валов и полуосей.

Дифференциал

Назначение дифференциала

Дифференциал позволяет катиться правому и левому ведущим колесам с различным числом оборотов при поворотах автомобиля и при движении по неровностям дороги.

При движении автомобиля на повороте (как показано на рисунке 5.35) внутреннее ведущее колесо его проходит меньший путь, чем наружное, и, для того чтобы обеспечить качение без буксования, оно должно вращаться медленнее, чем наружное колесо. Для того чтобы колеса могли вращаться с разным числом оборотов, их подсоединяют через приводные валы к дифференциалу, а уже дифференциал жестко связан с ведомым колесом главной передачи.

Принцип работы дифференциала

Дифференциал состоит из (смотрите рисунок 5.33) полуосевых шестерен, сателлитов, оси сателлитов (которая может быть крестовидной, если сателлитов четыре) и корпуса. Полуосевые конические шестерни закреплены на внутренних концах полуосей, на наружных концах которых крепятся ведущие колеса. Сателлиты, представляющие собой малые конические шестерни, посажены свободно на оси.

Рисунок 5.x Схема работы дифференциала.

При движении автомобиля на повороте, внутреннее колесо проходит меньший путь и вследствие сцепления с дорогой начинает вращаться медленнее. При этом сателлиты, вращаясь, начинают перекатываться по замедлившей свое вращение полуосевой шестерне внутреннего колеса. В результате сателлиты начинают вращаться около своих осей, увеличивая число оборотов второй полуосевой шестерни и наружного колеса соответственно.

Примечание
При наличии дифференциала между количеством оборотов колес существует определенная зависимость, при которой сумма чисел оборотов колес всегда равна удвоенному числу оборотов коробки дифференциала, т. е. при уменьшении числа оборотов одного из колес число оборотов другого колеса на столько же увеличивается. При неподвижной коробке дифференциала, если вращается одно из колес, другое колесо будет вращаться в обратную сторону.

Однако работа дифференциала и результат положителен только в случае сухой дороги. В определенных условиях дифференциал может отрицательно повлиять на движение автомобиля.

Так, при попадании одного из колес на скользкое место (лед, грязь) колесо из-за недостаточного сцепления с дорогой начинает буксовать. При значительном ухудшении сцепления буксующего колеса с дорогой тяговое усилие на нем становится очень низким. При этом второе колесо, имеющее достаточное сцепление с дорогой, останавливается, так как вследствие свойства дифференциала распределять усилие между колесами поровну тяговое усилие на втором колесе также становится очень малым и недостаточным для движения автомобиля. Буксующее колесо вращается при этом с удвоенным числом оборотов, и автомобиль полностью останавливается.