Как именно работает дифференциал?

Что такое дифференциал?

• Работа дифференциала состоит в том, чтобы компенсировать различия. Конкретно разница в скорости вращения колес при повороте. Например, представьте, что вы идете на угловой. Ваше внутреннее колесо имеет более короткое расстояние, чем внешнее колесо, когда вы поворачиваете за угол. Это означает, что ваше внешнее колесо должно вращаться быстрее, чтобы идти в ногу с внутренним колесом.
• Дифференциал позволяет колесам вращаться с разной скоростью, сохраняя при этом мощность. Без дифференциала шины будут царапать и прыгать по тротуару во время поворотов.

Принцип работы:

• Я нашел отличный онлайн-источник здесь
• Крутящий момент передается от двигателя через трансмиссию на приводной вал, который идет к главной передаче, содержащей дифференциал.

• Спиральная коническая шестерня приводится в движение с конца карданного вала и заключена в корпус узла конечной передачи. Это зацепление с большим спиральным коническим зубчатым колесом, известным как коронное колесо.

• Ведомое колесо и шестерня могут зацепляться в гипоидной ориентации, что не показано. Зубчатое колесо венца прикреплено к водилу или клетке дифференциала, которая содержит колеса или шестерни «солнце» и «планета», которые представляют собой группу из четырех противоположных конических шестерен в перпендикулярной плоскости, поэтому каждая коническая шестерня входит в зацепление с двумя соседями, и вращается против третьего, с которым он обращен и не сцепляется.

• Две солнечные шестерни выровнены по той же оси, что и коронная шестерня, и приводят в движение полуоси оси, соединенные с ведущими колесами автомобиля. Две другие планетарные шестерни выровнены по перпендикулярной оси, которая меняет ориентацию при вращении зубчатого венца.

В принципе, независимо от того, какое колесо испытывает нагрузку, соответствующие им планетарные передачи компенсируют это.

Способность дифференциала передавать различное количество мощности по запросу на отдельное колесо называется векторизацией крутящего момента.

Как правило, они имеют электрический привод, прикрепленный к узлу дифференциала, чтобы помочь с распределением крутящего момента.

Для более подробной информации о векторизации крутящего момента будет полезно это видео.

Дополнительную информацию о векторизации крутящего момента можно найти в этом хорошем вопросе Как работает дифференциал крутящего момента

https://mechanics.stackexchange.com/a/25370/12697 Охватывает физическое расположение шестерен в базовом дифференциале. Ключом к пониманию дифференциала является понимание того, как эти шестерни ведут себя в разных сценариях.

Механизм зубчатой ​​передачи означает, что относительно венца две полуоси вынуждены вращаться на равные и противоположные величины.

Если смотреть снаружи на дифференциал, это означает, что средняя скорость двух полуосей должна быть равна скорости вращения ведущего колеса. Таким образом, когда двигатель вращает карданный вал, по крайней мере одно из колес должно вращаться.

Мы также видим, что если дифференциал не имеет трения, то крутящий момент, передаваемый на два колеса, должен быть одинаковым, поскольку любая разница в крутящем моменте заставит шестерни внутри дифференциала изменить скорость.

Если оба ведущих колеса имеют хорошее сцепление с дорогой, то базовый дифференциал отлично передает мощность на дорогу, позволяя ведущим колесам вращаться с разной скоростью.

Тот же принцип можно распространить на большее количество колес, например, полноприводный автомобиль обычно имеет три дифференциала: один в центре для разницы между передним и задним колесами, а затем передний и задний дифференциалы для разницы в скорости между левым и правым концами. .

Если одно колесо потеряет сцепление, то колесо, которое потеряет сцепление, будет вращаться свободно, поскольку крутящий момент, передаваемый на колеса, одинаков, очень небольшая мощность будет передаваться на колесо (а), у которого все еще есть сцепление.

Таким образом, в автомобилях с высокими эксплуатационными характеристиками системы созданы для обнаружения нежелательно высоких уровней проскальзывания и ограничения их либо с помощью тормозов автомобиля, либо с помощью дополнительных механизмов в дифференциале. Существуют также более сложные типы дифференциалов, которые имеют разные характеристики крутящего момента и скорости.

Потеря тяги на вашем полноприводном автомобиле, когда одно колесо проскальзывает, как бы побеждает цель наличия полного привода. Старомодные внедорожники часто использовали грубые механизмы для блокировки дифференциалов при движении по бездорожью. Более современные внедорожники часто имеют более причудливые системы, аналогичные тем, что установлены на автомобилях с высокими характеристиками.