Диференціал як автомобільний механізм скоро відзначить двовіковий ювілей, проте його конструкція за ці довгі роки хоч і удосконалювалася, але зберегла ключові особливості. Що ж таке диференціал, і яку роль він виконує в автомобілі?
Що таке диференціал?
Диференціал в автомобілі – це механізм, який дозволяє передавати потужність і обертання від коробки передач до коліс, розділяючи потік цієї потужності на два, для кожного з коліс однієї осі, з можливістю змінювати співвідношення переданої до них потужності, і, отже, дозволяючи колесам обертатися з різною швидкістю. Простіше кажучи, диференціал розділяє 100% потужності, що передається коробкою передач, на два потоки для кожного з коліс на одній осі, і ці потоки можуть перерозподілятися в залежності від умов руху від 50:50 до 100: 0.
Для чого потрібен диференціал?
Основне призначення диференціала – забезпечити можливість обертання коліс на одній осі з різною швидкістю зі збереженням нерозривного потоку крутного моменту. Для автомобіля це важливо насамперед в поворотах: адже при русі у колі колеса на зовнішній стороні повороту проходять більший шлях, ніж колеса на внутрішній, а значить, повинні обертатися з більшою швидкістю для збереження стабільності машини.
Якщо ж колеса на осі будуть з’єднані жорстко, то внутрішнє колесо в повороті буде пробуксовувати. Для задньопривідного автомобіля це підвищує ризик занесення, а для передньопривідного радикально погіршує керованість і контроль автомобіля в повороті. Таким чином, забезпечення вільного і незалежного обертання коліс на одній осі зі збереженням сталості передачі на них крутного моменту від двигуна було однією з принципових завдань з моменту створення автомобіля – і це завдання було успішно вирішене.
Як влаштований диференціал?
Диференціал являє собою окремий випадок планетарної передачі. Фізично він зазвичай являє собою набір з чотирьох шестерень, обертання до яких передається п’ятою – відомою шестернею головної передачі, об’єднаної з корпусом диференціала. Головна передача – це набір з двох шестерень: ведуча отримує обертання від КПП і передає його на ведену. Ведена ж шестерня головної передачі передає обертання через корпус на шестерні-сателіти, а вони, в свою чергу, знаходяться в зачепленні з сонячними шестернями, жорстко закріпленими на півосях коліс.
Коли автомобіль рухається на прямій, шестерні-сателіти нерухомі, і швидкість обертання шестерні головної передачі дорівнює швидкостям обертання сонячних шестерень: колеса обертаються з однаковою швидкістю. У повороті ж шестерні-сателіти починають обертатися, забезпечуючи різницю швидкостей сонячних шестерень і, отже, коліс на зовнішній і внутрішній стороні повороту.
Які недоліки диференціалу?
Головним недоліком диференціала одночасно є його головна перевага – можливість передавати до 100% потужності на одне з коліс. Виходячи з цього, в умовах, коли одне колесо має недостатнє зчеплення з поверхнею, основна частина потужності буде передаватися саме на нього. Таким чином, часом навіть маючи одне колесо на поверхні з достатнім зчепленням, автомобіль не може рушити з місця.
Для усунення цієї проблеми були розроблені різноманітні конструкції – диференціали з підвищеним внутрішнім опором (так звані самоблоки) і диференціали з примусовим блокуванням, ручний або автоматизований. Залежно від конструкції і призначення вони можуть як змінювати перерозподіл потоку потужності на користь колеса з гарним зчепленням з поверхнею, так і повністю замикати диференціал, змушуючи колеса на осі обертатися з однаковою швидкістю.
