Диференціал – це механічна коробка передач, яка приймає енергію від одного вхідного валу та розподіляє її між двома вихідними валами. В автомобілі цей компонент незамінний. Він перетворює обертальний момент, створюваний двигуном, в момент, що крутить, необхідний для реального руху автомобіля.
Основна функція дозволяє кожному ведучому колесу обертатися з різною швидкістю. Ця здатність потрібна для плавного проходження поворотів. Без неї набирає чинності фізика, наслідки якої більшість водіїв не хочуть випробовувати на собі.
Диференціал виконує три різні завдання. По-перше, він спрямовує потужність двигуна безпосередньо на колеса. По-друге, він діє як фінальний ступінь зниження передачі. Він знову знижує швидкість обертання трансмісії перед тим, як ця енергія передається на дорожнє покриття. По-третє, він передає потужність, враховуючи той факт, що внутрішнє та зовнішнє колеса проходять різну відстань.
Чому вашому автомобілю потрібен диференціал
Колеса автомобіля повинні обертатися з різною швидкістю, особливо при поворотах. Швидкість дорівнює відстані, поділеному на час. Зовнішнє колесо за той же час проходить більшу відстань, ніж внутрішнє. Отже, зовнішнє колесо повинне обертатися швидше.
Для невідомих коліс це не має значення. На автомобілі із заднім приводом передні колеса не з’єднані між собою. Вони обертаються незалежно. Те саме стосується задніх коліс на автомобілі з переднім приводом. Відсутність механічного зв’язку означає відсутність конфлікту.
Провідні колеса влаштовані інакше. Вони пов’язані так, що один двигун та трансмісія можуть обертати обидва колеса. Якби ви прибрали диференціал, вам довелося жорстко з’єднати колеса. Вони змушені були обертатися з однаковою швидкістю.
Повороти стали б скрутними. Автомобіль чинив опір повороту. Що ще важливіше, це створило серйозне навантаження на транспортний засіб. Шинам довелося б прослизати, щоб дозволити автомобілю змінити напрямок.
Сучасні шини та бетонні дороги створюють величезне тертя. Щоб змусити шину прослизати, потрібно значне зусилля. Це зусилля передається через піввісь від одного колеса до іншого. Це створює важке навантаження компоненти півосі. Деталі ламаються під такою напругою.
Диференціалам, як і двигунам і трансмісіям, для роботи потрібна мастильна рідина. Це масло знижує тертя та охолоджує шестерні. Його слід перевіряти та періодично замінювати в ході регулярного технічного обслуговування автомобіля. Нехтування цією рідиною призводить до передчасного зносу та еventualного виходу з ладу.
Механіка повороту
Коли автомобіль повертає, зовнішнє колесо проходить ширшою дугою. Внутрішнє колесо рухається більш крутою траєкторією. Різниця у відстані суттєва на високих швидкостях. Якщо колеса механічно заблоковані, колесо з меншим зчепленням обертатиметься, а інше волочитиметься. Це називається «підстрибуванням» чи «закушуванням» коліс.
Стандартний відкритий диференціал вирішує цю проблему, дозволяючи передавати момент, що крутить, на колесо з найменшим опором. Це добре працює на сухому асфальті. Однак система дає збій, коли одне колесо знаходиться на льоду або пухкому гравії. Автомобіль не рухається з місця, тому що диференціал відправляє всю потужність на колесо, що обертається.
Тут вступають у дію диференціали з обмеженим ковзанням (Limited Slip Differential, LSD). Також відомі як позитракшн (positraction), ці системи обмежують різницю швидкостей між двома колесами. Вони змушують обидва колеса зберігати зчеплення. Це забезпечує найкраще прискорення при виході з поворотів, особливо у несприятливих погодних умовах.
Існує кілька типів диференціалів з обмеженим ковзанням. LSD із фрикційними муфтами використовують фрикційні диски для з’єднання коліс під навантаженням. LSD з датчиком моменту, що крутить, використовують планетарні передачі для розподілу потужності в залежності від опору. Електронні системи можуть імітувати таку поведінку, гальмуючи колесо, що прослизає.
Без будь-якої системи управління зчепленням сучасні спортивні автомобілі було практично неможливо швидко водити в поворотах. Диференціал це не просто пасивний компонент. Він активно керує тим, як потужність передається на дорогу.
Технічне обслуговування має значення
Рідина усередині диференціала має критичне значення.
