Мал. 1. Конический диференціал автомобіля
1 - ведена шестерня;
2,7 - коробка диференціала;
3, 6 - напівосьові шестерні;
4 - сателіти;
5 - хрестовина (вісь) сателітів.
Мал. 2. Циліндричний диференціал
1 - ведена шестерня;
2,7 - коробка диференціала;
3, 6 - напівосьові шестерні;
4 - сателіти;
5 - хрестовина (вісь) сателітів.
Провідні колеса проходять при русі на повороті або по нерівній дорозі різні відстані. Якщо обидва колеса отримують від двигуна обертання з однаковою швидкістю, то одне з них в таких умовах неодмінно буде прослизати. Встановлений між колесами диференціал дозволяє їм робити різну кількість оборотів. Він може мати або конічні шестерні, як у більшої частини автомобілів, або циліндричні. Працюють обидва однаково.
На повороті внутрішнє колесо і пов'язана з ним через піввісь диференціальна шестерня 3 проходять менший шлях і обертаються повільніше. У свою чергу, сателіти 4 перекочуються по уповільнити обертання шестірні 3 і обертаються навколо своїх осей. При цьому вони повідомляють додаткову швидкість обертання інший диференціальної шестірні 6 і зовнішньому колесу. Робота диференціала характеризується двома властивостями, що визначають його переваги і недоліки.
Перше властивість таке, що сума оборотів диференціальних шестерень (і пов'язаних з ними піввісь) дорівнює подвоєному числу оборотів диференціальної коробки (або, іншими словами, відомої шестерні головної передачі). Це означає, що, коли одне колесо нерухомо, інше починає обертатися вдвічі швидше. А якщо зупинити машину трансмісійним гальмом, тобто повідомити диференціальної коробці нульове число оборотів, півосі (отже, і колеса) будуть обертатися з однаковою швидкістю в різні боки. Цим властивістю користуються досвідчені водії легкових автомобілів, щоб розгорнути машину на місці, не вдаючись до допомоги керма.
Друге властивість - розподіл між диференціальними шестернями (півосями) надходить до них крутного моменту в заданому співвідношенні. У більшій частині конструкцій він розподіляється порівну, і подібні диференціали називають симетричними. Співвідношення роблять і іншим - пропорційним навантаженні а колеса. В цьому випадку диференціал називають несиметричним.
Розглянемо добре знайомий всім автомобілістам симетричний диференціал ведучого моста. В силу другого властивості, коли одне з коліс машини буксує і через відсутність зчеплення з ґрунтом не передає крутного моменту, механізм невблаганно повідомляє іншому колесу такий же, тобто нульовий момент. При цьому вільний від навантаження колесо, що буксує швидко набирає обертів, а колесо, що знаходиться на твердому грунті, відповідно до першого властивістю механізму зменшує свою швидкість обертання і врешті-решт зупиняється. Как.відім, друга властивість диференціала обумовлює великий недолік, який обмежує прохідність автомобіля. Для його усунення застосовується блокування дії диференціала в момент початку буксування колеса.
Мал. 3.Механізм блокування міжосьового диференціала
1 - ведений вал, пов'язаний з відомою шестернею диференціала;
2 - рухома зубчаста муфта;
3 - коробка диференціала;
4 - зубчастий вінець веденого вала.
Ручна блокування здійснюється кулачковою або зубчастої муфтою 2, яка з'єднує коробку 3 диференціала і одну з диференціальних шестерень і пов'язану з нею піввісь 1. Однак, яким би не був привід блокуючого пристрою (механічний, пневматичний, електричний), момент включення його визначається досвідом і кваліфікацією водія, який повинен своєчасно відчути початок буксування. Часом після подолання важкої ділянки він забуває або запізнюється вимкнути блокування. Звідси підвищені знос шин, витрата палива, додаткові навантаження на деталі трансмісії.
Мал. 4. Самоблокується кулачковий диференціал
1 - ведена шестерня;
2 - коробка диференціала;
3 - шліцьова обойма правої півосі;
4 - сухарик;
5 - шліцьова обойма лівої півосі;
6 - кришка коробки диференціала.
Складніше і дорожче автоматичні пристрої, що блокують, але за останній час вони отримують все більш широке поширення. Серед десятків конструкцій найбільш відомі два типи самоблокирующихся механізмів - кулачковий і фрикційний. У кулачковому диференціалом два ряди сухариків 4 знаходяться в сепараторі, який пов'язаний з кришкою коробки диференціала. Розміщення між обоймами 3 і 5, кожна з яких за допомогою шліців з'єднана зі своєю полуосью ведучого моста, сухарики можуть переміщатися в вікнах сепаратора під дією кулачків на обіймах 3 і 5. Під час прямолінійного руху машини крутний момент передається через провідну шестерню 1 на кришку 6 коробки диференціала і пов'язаний з нею сепаратор, далі - на сухарики 4. сухарики застряють (перетин А-А на рис. 4) між кулачками обойм 3 і 5 і передають на них і, отже, на півосі крутний момент. Як тільки одне з коліс (тобто одна з піввісь і обойм 3 і 5) почне пробуксовувати або «забігати» на повороті, відповідна обойма повертається щодо іншої так (перетин Б-Б), що сухарики 4 вільно, без-заклинювання розташовуються між їх кулачками. Крутний момент не передається, і обидві обойми (значить і обидва колеса) можуть повертатися незалежно одна від одної. В наступний момент взаємне розташування обойм змінюється, і. сухарики застряють між ними, знову передаючи крутний момент. У цій конструкції на поворотах і при буксовании відбуваються поперемінно пульсуюча передача крутного моменту і взаємне проворачивание коліс. Такий механізм нерідко можна зустріти на автомобілях підвищеної прохідності.
Мал. 5. Самоблокується фрикційний диференціал:
1 - фланець на коробці диференціала для кріплення веденої шестерні;
2, 7 - шкворни хрестовини;
3 - фрикціон;
4 - коробка диференціала;
5 - обойма фрикциона;
6 - шестерні піввісь;
8 - вісь пальців хрестовин.
Фрикційні самоблокувалися диференціали працюють на іншому принципі. При русі по прямій вони функціонують як звичайні диференціали з конічними шестернями. Як тільки на повог роті або на початку пробуксовки одне з коліс і пов'язана з ними шестерні піввісь 6 починають провертатися щодо іншого колеса і шестерні, при обертанні сателітів диференціала виникають спрямовані в протилежні сторони зусилля. Оскільки хрестовина диференціала «Дана» складається з двох незалежних шворнів 2 і 7, то під дією цих зусиль кінці шворнів. переміщаючись в фігурних пазах коробки 1 диференціала, відсуваються один від іншого.
При цьому через сателіти і ковзаючі на шліцах напівосьові шестерні 5 вони стискають пакет фрикційних дисків 3. Кожен з двох пакетів виконує роль блокувальною гальмівний муфти, яка пригальмовує шестерні піввісь щодо коробки диференціала тим більше, чим вище осьове зусилля, створюване шкворнями. А воно, в свою чергу, пропорційно ступеня взаємного повороту напівосьових шестерень, тобто коліс. Такі самоблокувалися диференціали, щодо складні і дорогі, застосовують на легкових машинах, а також на гоночних і ралійних автомобілях.
Мал. 6. Міжколісний симетричний конічний неблоніруемий диференціал автомобіля «Руссо-Балт-С24-30» 1911 року. Принципово конструкція вузла за 70 років не зазнала змін:
1 - ведена конічна шестерня;
2 - сателіт;
3 - диференціальна шестерня;
4 - хрестовина;
5 - коробка диференціала;
6 - піввісь.
Всі ці різноманітні диференціали, конічні і циліндричні, симетричні і несиметричні, блокуються і Неблокована, можуть бути використані на автомобілях в якості і міжколісних і міжосьових. Поки мова у нас йшла про межколесних, які застосовуються дуже давно, і їх базова конструкція за останні 70 років мало змінилася. Поширення позашляхових автомобілів з усіма провідними колесами, тривісних вантажівок з колісною формулою 6X4 втілило в життя в 30-і роки так звані міжосьові диференціали, встановлювані в роздавальної коробці або в одному з провідних мостів.
Для чого потрібен міжосьовий диференціал? На легковому автомобілі підвищеної прохідності, трехосном вантажівці з колісною формулою 6X4, трехосном позашляховому вантажівці з усіма провідними колесами провідні мости можуть працювати в різних по зчепленню коліс з дорогою умовах, перекочуватися через нерівності, проходячи в один і той же момент різний по довжині шлях. Це означає, що можливі обертання коліс одного ведучого моста щодо коліс іншого і їх пробуксовка. Отже, в трансмісію таких машин необхідно включати диференціал між провідними мостами так само, як і між провідними колесами, і з тих же причин передбачити пристрій для їх блокування.
Для чотиривісного позашляхового автомобіля можуть знадобитися сім диференціалів (чотири межколесних, два між парами ведучих мостів і.одін центральний) з пристроями для їх блокування. Це ускладнює конструкцію, і, природно, нерідко виникає компромісне рішення. На двох-і тривісних машинах в більшості випадків застосовується один міжосьовий диференціал.
