Дифференциал межосевой

В статье представлены детальные данные об этом важном устройстве, его роли, конструктивных элементах, принципах функционирования, а также полезные рекомендации по его ремонту и техническому обслуживанию.

Межосевой дифференциал: что это?

Межосевой дифференциал – это ключевой компонент трансмиссии для автомобилей и других колесных транспортных средств с двумя или более ведущими осями. Это устройство, которое разделяет крутящий момент, передаваемый от карданного вала, на два отдельных потока, которые затем направляются на редукторы ведущих осей.

Во время движения автомобилей и колесных машин с несколькими ведущими осями часто возникают ситуации, когда необходимо вращать колеса разных осей с разной скоростью. Например, в полноприводных автомобилях колеса передней, средней (для многих многоосных ТС) и задней осей имеют различную угловую скорость при поворотах, маневрировании, движении по дорогам с уклоном и по неровным поверхностям. Если бы все ведущие оси были жестко соединены, то в таких условиях некоторые колеса бы скользили или, наоборот, пробуксовывали, что снизило бы эффективность преобразования крутящего момента и в целом негативно сказалось бы на движении транспортного средства. Чтобы избежать подобных проблем, в трансмиссии автомобилей и машин с несколькими ведущими осями используется специальный устройство – межосевой дифференциал.

Межосевой дифференциал выполняет несколько важных функций:

1. Разделение крутящего момента, поступающего от карданного вала, на два потока, каждый из которых направляется на редуктор одного из ведущих мостов.
2. Изменение крутящего момента, поступающего на каждую ось, в зависимости от нагрузок, действующих на колеса, и их угловых скоростей.
3. Для дифференциалов с блокировкой – разделение крутящего момента на два строго равных потока для преодоления сложных участков дороги (например, при движении по скользким или бездорожным поверхностям).

Термин "дифференциал" происходит от латинского слова "differentia", которое переводится как "различие" или "разность". В процессе работы дифференциал разделяет входящий поток крутящего момента на две части, причем моменты в каждом из потоков могут существенно различаться (до того, что весь входящий поток может поступать на одну ось, а на другую – ничего), однако сумма моментов в них всегда равна входящему (или почти равна, так как часть момента теряется в дифференциале из-за трения).

Межосевые дифференциалы применяются во всех автомобилях и машинах с двумя или более ведущими осями. Однако расположение этого устройства может изменяться в зависимости от конфигурации колес и особенностей трансмиссии автомобиля:

1. В раздаточной коробке – применяется в автомобилях с колесной формулой 4x4, 6x6 (могут быть варианты как для привода только передней оси, так и для привода всех осей) и 8x8;
2. В промежуточном ведущем мосту – чаще всего применяется в автомобилях с колесной формулой 6x4, но также может встречаться на четырехосных транспортных средствах.

Независимо от расположения, межосевые дифференциалы обеспечивают возможность нормальной эксплуатации транспортного средства в различных дорожных условиях. Неполадки или износ дифференциала негативно влияют на характеристики автомобиля, поэтому их нужно устранять как можно быстрее. Однако перед тем как приступить к ремонту или полной замене этого устройства, необходимо тщательно изучить его конструкцию и принцип работы.

Структура, принцип работы и основные аспекты функционирования межосевого дифференциала

В современных транспортных средствах используются межосевые дифференциалы, работающие на основе концепций планетарных систем. Типичное устройство включает в себя корпус, состоящий из двух частей, внутри которого расположена крестообразная ось с сателлитами (коническими зубчатыми колесами), которые связаны с двумя полуосевыми зубчатыми колесами (приводными колесами ведущих мостов). Корпус через фланец подключен к карданному валу, который обеспечивает вращение всей конструкции. Зубчатые колеса связаны с ведущими зубчатыми колесами основных передач мостов через валы. Этот механизм может быть расположен в отдельном картере среднего ведущего моста или внутри корпуса раздаточной коробки.

Механизм межосевого дифференциала работает следующим образом. При стабильном движении автомобиля по дороге с ровным и твердым покрытием крутящий момент от карданного вала передается на корпус дифференциала и фиксированную в нем крестообразную ось с сателлитами. Так как сателлиты взаимодействуют с полуосевыми зубчатыми колесами, обе эти детали начинают вращаться, передавая крутящий момент на свои мосты. Если по какой-то причине колеса одного из мостов начинают тормозить, соответствующее полуосевое зубчатое колесо замедляет свое вращение – сателлиты начинают скользить по этому зубчатому колесу, что вызывает ускорение вращения другого полуосевого зубчатого колеса. В итоге колеса второго моста начинают вращаться с увеличенной угловой скоростью по сравнению с колесами первого, тем самым компенсируя различие нагрузок на оси.

Межосевые дифференциалы могут иметь различные конструктивные особенности и характер работы. Прежде всего, их можно разделить на две категории по способу распределения крутящего момента между двумя потоками:

• симметричные – равномерно распределяют момент между двумя потоками;
• асимметричные – распределяют момент неравномерно (это достигается благодаря использованию полуосевых зубчатых колес с разным числом зубьев).

Большинство межосевых дифференциалов оснащены устройством блокировки, которое обеспечивает принудительное функционирование устройства в режиме симметричного распределения крутящего момента. Это необходимо для преодоления сложных участков дороги, когда колеса одной оси могут отрываться от дорожного покрытия (например, при преодолении ям) или терять сцепление (например, пробуксовывая на льду или в грязи).

В таких ситуациях весь крутящий момент направляется на колеса этой оси, а колеса, имеющие нормальное сцепление с дорогой, вообще не вращаются – автомобиль просто не может продолжить движение. Устройство блокировки принудительно распределяет крутящий момент между осями равномерно, предотвращая вращение колес с разной скоростью, это помогает преодолеть сложные участки дороги.

Устройства для блокировки разделяются на два основных типа:

• ручные;
• автоматические.

В первом варианте оператор активирует блокировку дифференциала вручную, используя определенную систему, тогда как во втором устройство самостоятельно активируется при наличии определенных условий.

Механизм ручной блокировки, как правило, осуществляется посредством зубчатой муфты, расположенной на зубьях одного из валов, способной взаимодействовать с корпусом устройства (одной из его составляющих). При перемещении муфты она фиксирует вал и корпус дифференциала, заставляя эти элементы вращаться с одинаковой скоростью, и каждая ось получает половину общего крутящего момента.

В грузовых транспортных средствах управление блокирующим устройством, как правило, осуществляется с помощью пневматического привода: зубчатая муфта перемещается при помощи вилки, управляемой стержнем, встроенным в картер дифференциала пневматической камеры. Подача воздуха в камеру регулируется специальным клапаном, управляемым соответствующим переключателем в кабине транспортного средства. Во внедорожниках и другой технике, не оснащенной пневматической системой, управление блокировочным устройством может осуществляться механически (через систему рычагов и кабелей) или электромеханически (с использованием электрического двигателя).

Автоматические дифференциалы могут включать системы блокировки, способные отслеживать разницу крутящих моментов или разницу угловых скоростей осей привода ведущих мостов. В качестве таких систем могут использоваться вязкостные, фрикционные или кулачковые муфты, а также дополнительные планетарные или червячные устройства (в дифференциалах типа Torsen) и различные дополнительные элементы.

Все эти устройства создают определенную разницу крутящих моментов на мостах, при превышении которой происходит блокировка.

Поддержка, реставрация и модернизация центробежного дифференциала

В процессе эксплуатации автомобиля центробежный дифференциал подвергается интенсивным нагрузкам, вследствие чего его составляющие постепенно теряют свои свойства и могут стать нефункциональными. Для обеспечения корректной работы трансмиссионной системы данная деталь требует регулярного мониторинга, обслуживания и восстановления. Обычно в ходе планового техобслуживания дифференциал демонтируется и осматривается на предмет дефектов, все поврежденные компоненты (шестерни с потертостями или отбитыми зубьями, сальники, подшипники, элементы с трещинами) заменяются новыми. При обнаружении критических повреждений агрегат заменяется полностью.

Для удлинения срока эксплуатации дифференциала требуется регулярно заменять жидкость в нем, очищать отверстия для аэрации, следить за работой привода блокирующего механизма. Все указанные операции выполняются согласно инструкциям по техническому обслуживанию и ремонту авто.

При системном обслуживании и верной эксплуатации центробежного дифференциала авто будет демонстрировать стабильность даже в наиболее трудных дорожных ситуациях.