16.1. Дифференциалы

Автомобиль без дифференциала на дороге с большим количеством поворотов расходует больше топлива. Как только взаимный поворот колес на общей оси без дифференциала будет больше, чем это допускает упругая деформация, произойдет буксование шин, продолжающееся до тех пор, пока какое-либо колесо на неровности не отскочит от дороги и буксование прекратится. Об этом уже упоминалось выше в гл. 3.

С другой стороны дифференциал может препятствовать троганию с места и движению автомобиля, если одно из его колес стоит, например, на обледеневшей, а другое - на шероховатой твердой поверхности дороги. Поэтому у грузовых автомобилей применяется механизм блокирования дифференциала, и при его включении автомобиль приводится в движение лишь колесом, стоящим на шероховатой поверхности. Если автомобиль движется по шероховатой поверхности, дифференциал следует опять отключить, иначе вследствие пробуксовки произойдет большой износ и нагрев шин. В ряде конструкций механизм блокирования дифференциала отключается сам, если водитель его не удерживает. Последнее время начали шире применять дифференциалы повышенного трения, а также самоблокирующиеся. В них сателлиты дифференциала затормаживаются и, следовательно, уменьшается и буксование колеса, находящегося на скользком основании; тяговый момент на колесе, движущемся по шероховатой поверхности, растет. Тормозной механизм такого дифференциала расположен между колесом ведущего вала и коробкой дифференциала. Дифференциал повышенного трения фирмы "Цанрадфабрик" (ZF), ФРГ, показан на рис. 128.

Рис. 128. Дифференциал повышенного трения конструкции ZF

При включении механизма блокирования дифференциала блокированная ось пытается удержать автомобиль в прямом направлении, что при управлении автомобилем на скользкой поверхности небезопасно. Для выравнивания скользящего автомобиля (вывода его из заноса) с блокированным дифференциалом следует повернуть колеса в направлении движения.

Дифференциал повышенного трения не должен оказывать сопротивления постепенному повороту колес во время движения на закруглениях дорог, но как только одно колесо окажется на скользкой поверхности или в воздухе (у гоночных автомобилей это бывает при резком повороте) и возникает угроза быстрого вращения колеса, должно включаться торможение сателлитов дифференциала. Как известно, давление жидкости, подаваемой шестеренчатым насосом через жиклер, пропорционально квадрату частоты вращения насоса. Это явление можно использовать для ограничения торможения сателлитов дифференциала в узком диапазоне частоты вращения. Сейчас существует несколько патентов на гидравлический дифференциал повышенного трения, однако в серийном производстве дифференциалов такого типа еще нет.

Гидравлический дифференциал позволяет получить прогрессивный тормозной эффект при увеличении разности частот вращений обоих колес, поскольку, как отмечено выше, давление жидкости, протекающей через калиброванное отверстие, возрастает с увеличением ее расхода. Пример гидравлического дифференциала приведен на рис. 129.

Рис. 129. Гидравлический дифференциал: 1 - шестерни полуосей; 2 - полуоси; 3 - сателлиты; 4 - шестерни масляного насоса; 5 - насосная камера; 6 - калиброванное отверстие

Цилиндрические полуосевые шестерни 1 дифференциала, установленные на шлицах полуосей 2, входят в зацепление с сателлитными шестернями 3. Совместно с последними выполнены также цилиндрические шестерни 4 масляного насоса. При работе дифференциала и вращении шестерен 3 и 4 масло забирается насосными шестернями из камеры 5, а затем возвращается в нее же через калиброванное отверстие 6. Противодавление масла тормозит вращение сателлита тем больше, чем больше разница частот вращения колес автомобиля. Для торможения каждого из колес служит отдельный насос, поэтому при большой разности частот вращения один насос работает при высоком давлении масла, а второй подает его в камеру почти без сопротивления.

Межосевой дифференциал, который распределяет крутящий момент между передней и задней осями, приблизительно пропорционален количеству шин. Если речь идет о трехосном полноприводном автомобиле с двухскатной ошиновкой на средней и задних осях, то передняя ось с обычными односкатными шинами передает только 20 % мощности, чему и должно соответствовать распределение мощности в дифференциале.