Распределение крутящего момента поровну между всеми ведущими колесами целесообразно в случаях, когда автомобиль движется по дороге с высоким коэффициентом сцепления шин с дорогой. При этом уменьшается нагруженность привода колес, замедляется изнашивание шин и снижается расход топлива.
Однако ведущие колеса не всегда могут вращаться с одинаковой угловой скоростью. При движении на закруглениях улиц и дорог, при повороте автомобиля внутренние колеса катятся по дуге меньшего радиуса и проходят меньший путь, чем колеса, катящиеся по дуге большего радиуса, т.е. по внешней колее. Следовательно, внешние колеса должны вращаться быстрее внутренних. Частота вращения колес также будет разной при движении автомобиля по неровностям дорог и при разном диаметре шин. Ведущие колеса могут иметь неодинаковый диаметр из-за ненормального давления воздуха в шинах, разного износа шин или неравномерного распределения груза в кузове автомобиля.
Чтобы ведущие колеса автомобиля могли вращаться с разной частотой и проходить разные пути, необходимо устанавливать их не на общей оси, а на отдельных приводных валах и соединять эти валы специальным механизмом, способным обеспечивать вращение колес с разной частотой.
Таким механизмом является дифференциал. Он передает крутящий момент с ведомой шестерни главной передачи на приводные валы (полуоси) колес.
Дифференциалы классифицируются:
- по кинематической схеме — симметричные и несимметричные;
- величине внутреннего трения или коэффициенту блокировки — малое трение, повышенное и полная блокировка;
- способу блокировки;
- конструктивным признакам — зубчатые, кулачковые, червячные.
Зубчатые (шестеренчатые) дифференциалы относятся к простым, а кулачковые и червячные — к дифференциалам повышенного трения.
Если крутящий момент распределяется поровну между приводными валами (полуосями), то такой дифференциал называется симметричным, а если нет, то несимметричным. На большинстве автомобилей применяются симметричные дифференциалы.
Конические симметричные дифференциалы устанавливают, как правило, в качестве межколесных, а несимметричные — в качестве межмостовых.
Конический симметричный дифференциал
Этот дифференциал получил наибольшее распространение на грузовых автомобилях.
Состоит он из двух чашек 7 и 5 (рис. 14.8), на одной из которых или между ними закреплена заклепками или болтами ведомая шестерня главной передачи. В чашках выполнены гнезда для установки крестовины 8. Она имеет четыре шипа, на которые надеваются сателлиты 4. С ними в постоянном зацеплении находятся две полуосевые шестерни 3, имеющие внутри шлицы для присоединения приводных валов (полуосей) колес. Для уменьшения трения и регулировки зазоров между чашками, полуосевыми шестернями и сателлитами вставляются шайбы 2 и 7. Стороны шайб, обращенные к зубчатым колесам и сателлитам, для удержания масла имеют густую накерненную сетку. Чашки дифференциала стягиваются болтами 6. Вращается дифференциал в двух роликовых конических подшипниках, устанавливаемых в гнездах картера главной передачи. Регулировка затяжки подшипников осуществляется специальными гайками.
![](https://autoinstruction.ru/img/_paper/218776.jpg)
Рис. 14.8. Детали симметричного дифференциала: 1, 5 - чашки дифференциала; 2, 7 - шайбы; 3 - полуосевая шестерня; 4 - сателлиты; 6 - болт крепления чашек дифференциала; 8 - крестовина
На легковых автомобилях дифференциал устроен в основном аналогично описанному. Отличие заключается в том, что в силу меньших нагрузок здесь вместо четырех сателлитов применяются два прямозубых конических сателлита. Они устанавливаются на ось и могут на ней свободно вращаться. Их положение на оси фиксируется стопорными кольцами. Сателлиты находятся в постоянном зацеплении с прямозубыми коническими полуосевыми шестернями. Коробка дифференциала вращается в картере главной передачи в двух роликовых конических подшипниках. Затяжка подшипников регулируется с помощью регулировочного кольца. Между торцами полуосевых шестерен и коробкой дифференциала устанавливают опорные шайбы.
Работа симметричного дифференциала происходит следующим образом. Крутящий момент с карданной передачи передается на ведущий вал главной передачи и ведущую шестерню 2 (рис. 14.9), а затем на ведомую шестерню 5, закрепленную на коробке дифференциала. С коробки дифференциала вращение передается через ось на сателлиты 1, 7, на полуосевые шестерни 2, 8 и на полуоси 3 и 9.
![](https://autoinstruction.ru/img/_paper/218777.jpg)
Рис. 14.9. Дифференциал: а - движение по прямой; б - при повороте на закруглении дороги; 1, 7 - сателлиты; 2, 8 - полуосевые шестерни; 3, 9 - полуоси; 4 - палец; 5 - ведомое зубчатое колесо; 6 - ведущее зубчатое колесо
Если автомобиль движется по прямой гладкой дороге с нормальными техническими условиями, то сателлиты не вращаются, а ведущие колеса вращаются с одинаковой угловой скоростью (рис. 14.9, а). При этом ведущие колеса проходят одинаковый путь. Ведомая шестерня главной передачи и полуосевые шестерни также вращаются с одинаковой частотой.
При движении автомобиля на закруглениях улиц и дорог колеса, катящиеся по внутренней колее, начинают двигаться по более короткой дуге и потому замедляют частоту своего вращения относительно ведомой шестерни главной передачи, что заставляет сателлиты вращаться вокруг своей оси. Зубья сателлитов выполняют роль рычагов, воздействующих на зубья полуосевых шестерен. Они передают усилия равномерно на обе полуосевые шестерни, поэтому насколько одна полуосевая шестерня отстанет от ведомой шестерни главной передачи, настолько другая полуосевая шестерня должна ее обогнать. Частота вращения ведомой шестерни главной передачи и чашек дифференциала всегда равна полусумме частот вращения правой и левой полуосевых шестерен, а следовательно, правого и левого ведущих колес автомобиля.
Детали дифференциала испытывают значительные нагрузки, что приводит к быстрому износу. Для уменьшения износа их необходимо интенсивно смазывать. Для этой цели на чашках дифференциала могут привариваться специальные черпаки, которые при вращении захватывают масло из картера и направляют его к деталям, расположенным внутри чашек дифференциала.
Недостатком симметричного дифференциала является то, что, когда одно из ведущих колес попадает на участок дороги с низким коэффициентом сцепления, величина крутящего момента на этом колесе снижается почти до нуля. Такой же незначительный крутящий момент в этом случае может передаваться и на второе колесо, находящееся в хорошем сцеплении с дорогой. Но такого малого крутящего момента оказывается недостаточно, и автомобиль не может стронуться с места.
Для устранения этого недостатка применяют специальный механизм блокировки дифференциала, повышающий проходимость автомобиля; он обеспечивает вращение ведущих колес с одинаковыми скоростями, позволяя полностью использовать сцепной вес ведущего моста.
Механизм блокировки симметричного дифференциала устанавливают на главных передачах заднего моста автомобиля ЗИЛ-433100 и некоторых других (рис. 14.10). Механизм блокировки расположен в камере 8. Она закрывается крышками, между которыми закреплена мембрана 9. Под мембраной установлена возвратная пружина и шток 6 муфты блокировки дифференциала. На штоке закреплена вилка включения блокировки 10. Она входит в кольцевую проточку на самой муфте включения блокировки дифференциала 11. Для контроля за включением блокировки имеется включатель сигнальной лампы 7 блокировки дифференциала, вмонтированной в клавишу включения механизма блокировки на панели приборов.
![](https://autoinstruction.ru/img/_paper/218778.jpg)
Рис. 14.10. Главная передача заднего моста автомобиля ЗИЛ-433100: 1 - шестерня; 2 - фланец; 3 - уплотнительная манжета; 4 - роликовые конические подшипники; 5 - цилиндрический роликоподшипник; 6 - шток муфты блокировки дифференциала; 7 - включатель сигнальной лампы блокировки дифференциала; 8 - камера механизма блокировки; 9 - мембрана; 10 - вилка включения блокировки; 11 - муфта включения блокировки дифференциала; 12 - регулировочная гайка подшипника дифференциала; 13 - корпус муфты блокировки; 14 - муфта блокировки дифференциала; 15 - зубчатое колесо полуоси; 16 - крестовина сателлитов; 17 - шестерня; 18 - картер главной передачи; 19 - опорный болт; 20 - регулировочные прокладки
При включении механизма блокировки электропневматический клапан подает сжатый воздух из пневмосистемы автомобиля в камеру механизма блокировки. Воздух давит на мембрану 9, и она, передвигаясь, вилкой 10 передвигает муфту включения блокировки дифференциала 11. Муфта включения своими торцевыми зубьями соединяется с муфтой блокировки дифференциала 14, и правый приводной вал (полуось) блокируется с чашкой дифференциала. В результате две полуоси превращаются в один вал, что и обеспечивает движение автомобиля. После выезда на дорогу с хорошим покрытием блокировку необходимо выключить.
Регулировку и контроль работы механизма блокировки производят при подаче сжатого воздуха в камеру. Давление воздуха нужно поддерживать примерно 0,4 МПа (4 кгс/см2). Муфта включения должна передвигаться в обе стороны без заеданий и легко возвращаться в исходное положение. Зазор между торцами зубчатых муфт должен быть в пределах 1,5...2,5 мм. Регулируется он прокладками между корпусом камеры блокировки и картером главной передачи.
Кулачковый дифференциал
Кроме дифференциалов с принудительной блокировкой существуют самоблокирующиеся дифференциалы. Дифференциалы, в которых самоблокировка осуществляется за счет большого внутреннего трения между деталями, называются дифференциалами повышенного трения. Такие дифференциалы устанавливаются на автомобилях ГАЗ-66-11 и некоторых других.
Кулачковый дифференциал имеет сепаратор 1 (рис. 14.11), выполненный вместе с чашкой дифференциала. К этой чашке болтами крепится ведомая шестерня 5 главной передачи. В сепараторе выполнены два ряда отверстий в шахматном порядке для установки сухарей 2. В каждом ряду по двенадцать отверстий. Сухари с одной стороны, обращенной друг к другу, имеют срезы. Срезы делаются с обоих концов, но в средней части оставлен поясок, ширина которого меньше толщины сепаратора. Между рядами сухарей снаружи и внутри сепаратора ставят стопорные кольца, предотвращающие проворачивание сухарей вокруг своих осей и удерживающие их от выпадания из сепаратора при разборке и сборке дифференциала. Между рядами сухарей внутри сепаратора устанавливается внутренняя звездочка 4 с двумя рядами кулачков. В каждом ряду по шесть кулачков, расположенных в шахматном порядке. Снаружи сепаратор охватывает наружная звездочка 3. Внутри она имеет один ряд кулачков. Их также шесть штук. Закрываются звездочки второй чашкой дифференциала. Обе звездочки с полуосями имеют внутренние шлицы для соединения с полуосями.
![](https://autoinstruction.ru/img/_paper/218779.jpg)
Рис. 14.11. Кулачковый дифференциал повышенного трения автомобиля ГАЗ-66: а - конструкция; б - детали; 1 - сепаратор; 2 - сухари; 3 - наружная звездочка, соединенная с правой полуосью; 4 - внутренняя звездочка, соединенная с левой полуосью; 5 - ведомая шестерня главной передачи
Передача крутящего момента происходит следующим образом. С ведущей шестерни главной передачи вращение передается на ведомую шестерню 5 главной передачи, а затем через болты на чашки дифференциала и сепаратор. При вращении сепаратора сухари упираются в выступы кулачков внутренней и наружной звездочек, заставляя их вращаться, вращать полуоси и ведущие колеса автомобиля.
Если одна из звездочек будет испытывать большее сопротивление, чем другая, то она будет вращаться медленнее сепаратора. В этом случае эта звездочка будет толкать своими кулачками сухари в сторону другой звездочки, ускоряя ее вращение.
Передача крутящего момента дифференциалом обеспечивается благодаря тому, что сухари в сепараторе и кулачки на внутренней звездочке расположены в шахматном порядке. В противном случае могло бы создаться положение, когда сухари начали бы совершать возвратно-поступательные движения, а обе звездочки при перемещении сепаратора оставались неподвижными.
Коэффициент блокировки кулачкового дифференциала равен 0,8, а шестеренчатого симметричного — только 0,55. Это значит, что даже при минимальном сцеплении с дорогой одного из ведущих колес второе колесо все же обеспечит движение автомобиля.
В задний мост необходимо заливать только рекомендуемое заводом масло. Замена его другим маслом недопустима, так как неизбежно приведет к преждевременному выходу из строя всех деталей ведущего моста.
Детали кулачкового дифференциала изготавливаются из легированных сталей, имеющих высокую твердость трущихся поверхностей.
Межосевой дифференциал
На автомобилях с колесной формулой 6x4 (семейство КамАЗ) устанавливают два ведущих моста (рис. 14.12) — средний и задний, конструктивно идентичные. Основное отличие заключается в том, что средний мост имеет межосевой блокируемый дифференциал 65.
![](https://autoinstruction.ru/img/_paper/218780.jpg)
Рис. 14.12. Главная передача заднего и среднего мостов с дифференциалом в сборе: 1 - стакан подшипников ведущей конической шестерни среднего моста; 2 - механизм блокировки межосевого дифференциала; 3 - пробка заливная; 4 - картер редуктора; 5 - ведущая цилиндрическая шестерня; 6, 26, 63 - регулировочные шайбы; 7 - прокладка уплотнительная; 8 - стакан подшипников ведущей цилиндрической шестерни; 9 - прокладка крышки стакана; 10 - крышка стакана; 11, 21 - болты М12х1,25x50; 12, 24, 27, 35 - опорные шайбы; 13, 38 - гайки подшипника; 14 - подшипник роликовый конический; 15 - ведомая цилиндрическая шестерня; 16, 50, 58 - крышки подшипника; 17, 56 - сальники; 18, 55 - гряземаслоотражатели; 19, 52 - фланцы; 20, 53 - гайки фланца; 22 - стакан подшипников ведущей конической шестерни; 23 - регулировочная прокладка; 25, 64 - подшипники передние конические; 28, 60 - подшипники задние конические; 29 - ведущая коническая шестерня заднего моста; 30 - ведущий вал заднего моста; 31 - прокладка крышки заднего подшипника; 32 - крышка заднего подшипника; 33, 51 - болты М10х1,25x35; 34 - подшипник; 36 - стопор гайки подшипника; 37 - болт М8х12; 39 - конический подшипник дифференциала; 40 - шестерня полуоси; 41 - шайба шестерни полуоси; 42 - болт М14x1,5x75 с самоконтрящейся гайкой; 43 - крестовина дифференциала; 44 - втулка сателлита; 45 - сателлит; 46 - чашка дифференциала; 47 - шайба сателлита; 48 - шестерня коническая ведомая; 49 - прокладка крышки подшипника; 54 - шайба; 57 - шариковый подшипник; 59 - вал задний; 61 - ведущая коническая шестерня среднего моста; 62 - распорная втулка; 65 - дифференциал межосевой в сборе
Межосевой дифференциал, установленный на среднем мосту, предназначен для распределения крутящего момента между задним и средним ведущими мостами. Это необходимо в том случае, если радиусы качения колес будут отличаться между мостами.
Крутящий момент к среднему мосту от коробки передач подводится карданной передачей на вал чашки межосевого дифференциала 65. Через крестовину и сателлиты он передается на вал заднего моста 59, а через другую коническую шестерню — на ведущую коническую шестерню среднего моста 61. Главные передачи на обоих ведущих мостах двухступенчатые, с проходным валом, имеют пары спиральных конических шестерен и пары косозубых цилиндрических шестерен.
Межосевой дифференциал состоит из картера дифференциала 32 (рис. 14.13) и чашек 34 дифференциала, соединяемых болтами 25. Между чашками находится крестовина 23. На ее шипах установлены сателлиты 35, находящиеся в постоянном зацеплении с шестерней привода заднего моста 24 и шестерней привода среднего моста 21. Механизм блокировки состоит из корпуса 15, закрытого крышкой 14. Между корпусом и крышкой находится диафрагма 10 с возвратной пружиной 7 и нажимной пружиной 8. На стержне механизма блокировки 6закреплена установочным винтом 4 и гайкой 3 вилка муфты 16. Она вставлена в кольцевую проточку муфты блокировки межосевого дифференциала 19.
![](https://autoinstruction.ru/img/_paper/218781.jpg)
Рис. 14.13. Межосевой дифференциал с механизмом блокировки и кран включения механизма блокировки: 1 - заглушка; 2 - микровыключатель; 3, 29 - гайки; 4 - установочный винт; 5 - заливная пробка; 6 - стержень механизма блокировки; 7 - возвратная пружина; 8 - нажимная пружина; 9 - стакан стержня; 10 - диафрагма; 11 - шланг; 12 - крышка стакана; 13, 17 - стопорные кольца; 14 - крышка корпуса; 15 - корпус механизма блокировки; 16 - вилка муфты; 18 - муфта шестерни привода среднего моста; 19 - муфта блокировки межосевого дифференциала; 20 - сливная пробка; 27 - шестерня привода среднего моста; 22, 26, 33, 36 - опорные шайбы; 23 - крестовина; 24 - шестерня привода заднего моста; 25 - самоконтрящийся болт; 27 - шариковый подшипник; 28 - крышка подшипника; 30 - шайба; 31 - фланец; 32 - картер межосевого дифференциала; 34 - чашка дифференциала в сборе (комплект); 35 - сателлит
Дифференциал в сборе установлен на двух опорах, одной из которых является шариковый подшипник 27, а другой — два роликовых конических подшипника ведущей конической шестерни среднего моста 61 (см. рис. 14.12).
Для предотвращения буксования одного из колес при движении по скользкой дороге рычаг крана включения блокировки переводят в правое положение. Кран открывает проход сжатому воздуху к механизму блокировки, воздух давит на диафрагму 10 (см. рис. 14.13), сжимая пружины 7 и 8. Стержень 6 под действием нажимной пружины перемещается в левое положение, вместе со стержнем перемещается вилка 16 и муфта блокировки 19. Муфта блокировки при этом входит в зацепление с венцом чашки дифференциала и внутренним венцом муфты 18 шестерни привода среднего моста.
Дифференциал заблокирован и работает как одно целое, предотвращая буксование колес. Муфта блокировки 19 прижимается к одной стороне зубьев венца чашки и внутреннего венца муфты шестерни привода среднего моста 18 и не может самопроизвольно выйти из зацепления вследствие большей толщины зубьев наружного венца.