Диференціал призначений для передачі, зміни і розподілу крутного моменту між двома споживачами і забезпечення, при необхідності, їх обертання з різними кутовими швидкостями.
Диференціал є одним з основних конструктивних елементів трансмісії . Розташування диференціала в трансмісії автомобіля:
- в заднеприводном автомобілі для привода ведучих коліс - в картері заднього моста;
- в переднеприводном автомобілі для привода ведучих коліс - в коробці передач ;
- в повноприводному автомобілі для привода ведучих коліс - в картері переднього і заднього мостів;
- в повноприводному автомобілі для привода ведучих мостів - в роздавальної коробці .
Диференціали, які використовуються для приводу ведучих коліс, називаються міжколесними. Міжосьовий диференціал встановлюється між провідними мостами повнопривідного автомобіля.
Конструктивно диференціал побудований на основі планетарного редуктора. Залежно від виду зубчастої передач, використовуваної в редукторі, розрізняють наступні види диференціалів: конічний, циліндричний і черв'ячний.
Конічний диференціал застосовується в основному в якості межколесного диференціала. Циліндричний диференціал встановлюється частіше між осями повнопривідних автомобілів. Черв'ячний диференціал, з огляду на свою універсальність, може встановлюватися як між колесами, так і між осями.
Пристрій диференціала розглянуто на прикладі найпоширенішого конічного диференціала. Складові частини диференціала є характерними і для інших видів диференціалів. Конічний диференціал являє собою планетарний редуктор і включає напівосьові шестерні з сателітами, поміщені в корпус.
Корпус (інше найменування - чашка диференціала) сприймає крутний момент від головної передачі і передає його через сателіти на напівосьові шестерні. На корпусі жорстко закріплена ведена шестерня головної передачі. Усередині корпусу встановлено осі, на яких обертаються сателіти.
Сателіти, які відіграють роль планетарної шестерні, забезпечують з'єднання корпусу і напівосьових шестерень. Залежно від величини переданого крутного моменту в конструкції диференціала використовується два або чотири сателіта. У легкових автомобілях застосовується, як правило, два сателіта.
Півосьові шестерні (сонячні шестерні) передають крутний момент на ведучі колеса через полуоси, з якими мають шлицевое з'єднання. Права і ліва напівосьові шестерні можуть мати рівну або різне число зубів. Шестерні з рівним числом зубів утворюють симетричний диференціал, тоді як нерівне кількість зубів характерно для несиметричного диференціала.
Симетричний диференціал розподіляє крутний момент по осях в рівних співвідношеннях, незалежно від величини кутових швидкостей ведучих коліс. Завдяки цим властивостям симетричний диференціал використовується в якості межколесного диференціала.
Несиметричний диференціал ділить крутний момент в певному співвідношенні, тому встановлюється між провідними осями автомобіля.
Робота диференціала
В роботі симетричного межколесного диференціала можна виділити три характерних режиму:
- прямолінійний рух;
- рух в повороті;
- рух по слизькій дорозі.
При прямолінійному русі колеса зустрічають рівне опір дороги. Крутний момент від головної передачі передається на корпус диференціала, разом з яким переміщаються сателіти. Сателіти, огибаючи напівосьові шестерні, передають крутний момент на ведучі колеса в рівному співвідношенні. Так як сателіти на осях не обертаються, напівосьові шестерні рухаються з однаковою кутовою швидкістю. При цьому частота обертання кожної з шестерень дорівнює частоті обертання веденої шестірні головної передачі.
При русі в повороті внутрішнє провідне колесо (розташоване ближче до центру повороту) зустрічає більший опір, ніж зовнішнє колесо. Внутрішня шестерні піввісь сповільнюється і змушує сателіти обертатися навколо своєї осі, які в свою чергу збільшують частоту обертання зовнішньої шестерні піввісь. Рух ведучих коліс з різними кутовими швидкостями дозволяє проходити поворот без пробуксовки. При цьому, в сумі частоти обертання внутрішньої і зовнішньої напівосьових шестерень завжди дорівнює подвоєною частоті обертання веденої шестірні головної передачі. Крутний момент, незалежно від різних кутових швидкостей, розподіляється на провідні колеса в рівному співвідношенні.
При русі по слизькій дорозі одне з коліс зустрічає більший опір, тоді як інше прослизає - буксує. Диференціал, в силу своєї конструкції, змушує обертатися колесо, що буксує з наростаючою швидкістю. Інша колесо при цьому зупиняється. Сила тяги на колеса, що буксують, через низьку сили зчеплення, мала, тому і крутний момент на цьому колесі теж малий. А так як диференціал у нас симетричний, то на іншому колесі крутний момент теж буде невеликим. Тупикова ситуація - автомобіль не може зрушити з місця.
Для продовження руху необхідно збільшити крутний момент на вільному колесі. Це здійснюється за допомогою блокування диференціала .
