Рис. 1. Карданная передача автомобиля

Крутящий момент от карданной передачи передается через ведущую коническую шестерню на ведомую. Оси этих шестерен могут пересекаться или быть смещенными. В последнем случае передача называется гипоидной. Преимуществами гипоидных передач являются высокая прочность и долговечность шестерен благодаря увеличению толщины и длины зубьев, большая плавность зацепления и бесшумность работы. При установке гипоидной передачи карданную передачу можно расположить ниже, уменьшив тем самым высоту центра тяжести автомобиля и улучшив его устойчивость. Одинарные передачи применяются на легковых автомобилях и на грузовых автомобилях малой и средней грузоподъемности .

В двойной главной передаче крутящий момент передается от ведущей конической шестерни к ведомой шестерне, установленной на одном валу с малой цилиндрической шестерней, которая передает крутящий момент на большую цилиндрическую шестерню. Цилиндрические шестерни могут быть с прямыми или косыми зубьями. Валы главной передачи устанавливаются в радиально-упорных подшипниках (шариковых или конических роликовых), затяжку которых можно регулировать.

Двойные главные передачи применяются в тех случаях, когда необходимо получить большое передаточное число при небольших габаритах ведущего моста. Двойные главные передачи устанавливаются на грузовых автомобилях средней и большой грузоподъемности и на автобусах.

Передаточные числа главных передач грузовых автомобилей находятся в пределах 5—9.

При движении по неровной дороге и при повороте ведущие колеса автомобиля в одинаковые отрезки времени проходят различные по величине пути. Если бы ведущие колеса были соединены между собой общим валом, то они во всех случаях движения вращались с одинаковой частотой вращения, что неизбежно приводило бы к проскальзыванию и пробуксовке колес относительно дороги. Проскальзывание вызывает повышенный износ шин, увеличивает затрату мощности, приводит к увеличению расхода топлива и затрудняет поворот.

Чтобы избежать указанных недостатков, ведущие мосты снабжают дифференциалом, который дает возможность ведущим колесам вращаться с различной частотой вращения друг относительно друга. Дифференциал может быть осевым и межосевым.

Осевой дифференциал устанавливается между левым и правым колесами одного моста. Межосевой дифференциал располагается обычно в раздаточной коробке или в одном из ведущих мостов и позволяет вращаться с различной частотой вращения колесам переднего, среднего и заднего мостов автомобилей повышенной проходимости.

По конструкции дифференциалы бывают шестеренные и кулачковые, шестеренные дифференциалы бывают с коническими и цилиндрическими шестернями. По принципу работы дифференциалы разделяются на простые (без блокировки) и блокирующиеся. По принципу действия механизмы блокировки делятся на принудительные и самоблокирующиеся. При принудительной блокировке полуоси заднего моста соединяются в единую жесткую систему, вращающуюся как одно целое совместно с дифференциалом.

Рис. 2. Главные передачи:

Наибольшее распространение получили шестеренные дифференциалы с коническими шестернями. На рис. 3, а представлен такой дифференциал с одинарной главной передачей. Он состоит из коробки, в которой установлена крестовина. На цилиндрических шинах крестовины свободно посажены четыре конические шестерни (сателлиты), находящиеся в постоянном зацеплении с правой и левой полуосевыми шестернями, жестко связанными с полуосями. К коробке дифференциала болтами или заклепками крепится ведомая шестерня главной передачи, получающая вращение от ведущего вала. Коробка дифференциала вращается в подшипниках.

Пока оба ведущих колеса испытывают одинаковое сопротивление качению (движению по прямой), сателлиты, вращаясь вместе с корпусом, сообщают обеим полуосевым шестерням одинаковую частоту вращения. Сателлиты в этом случае будут действовать как клинья, заклинивающие полуосевые шестерни и как бы соединяющие обе полуоси в одну ось.

Если одно из ведущих колес вращается медленнее другого (движение на повороте), то произойдет расклинивание полуосевых шестерен. Сателлиты начнут поворачиваться на шипах, перекатываясь по полуосевои шестерне, которая замедлила свое вращение. При этом частота вращения другой полуосевой шестерни увеличивается. При повороте частота вращения внешнего колеса повышается настолько, насколько уменьшается частота вращения внутреннего колеса; при этом сумма частот вращения ведущих колес всегда равна удвоенной частоте вращения корпуса дифференциала.

Для улучшения проходимости автомобиля применяют кулачковый дифференциал, который передает больший крутящий момент на то колесо, которое вращается медленнее, вследствие чего уменьшается возможность пробуксовки колес.

Кулачковый дифференциал повышенного трения, устанавливаемый на автомобилях ГАЗ-66, показан на рис. 3, б. В радиальные прорези ведущей обоймы, соединенной с ведомой шестерней главной передачи, свободно вставлены сухари. Обоймы и имеют кулачки (выступы) и соединяются с полуосями. Вращение от обоймы передается через сухари и кулачки обойм и на полуоси. Полуоси могут вращаться с разной частотой за счет радиального перемещения сухарей по кулачкам обойм. Однако вследствие повышенного трения между сухарями и обоймами для проворачивания полуосей требуется значительная разница в величине сопротивлений на колесах. В результате на обе полуоси передается крутящий момент, достаточный для движения автомобиля, и при пробуксовке одного из колес полная остановка другого колеса, испытывающего большее сопротивление дороги, происходит реже.

Рис. 3. Дифференциалы:
а — с коническими шестернями: б — кулачковый

На автомобилях повышенной проходимости с колесной формулой 6×4 и 6×6 ведущие мосты могут работать в разных по сцеплению колес с дорогой условиях, перекатываться через неровности, проходя в один и тот же момент разный по длине путь. Это означает, что возможно вращение колес одного ведущего моста относительно колес другого и их пробуксовка. Следовательно, в трансмиссию таких автомобилей необходимо включать дифференциал между ведущими мостами и по тем же причинам предусмотреть устройство для их блокирования.

На двух- и трехосных автомобилях в большинстве случаев применяется один межосевой дифференциал.

Межосевые дифференциалы автомобилей ЗИЛ-133Г1 и КамАЭ-5320 разные по конструкции, но одинаковые по принципиальному решению. У обоих автомобилей ведущими являются два задних моста. От коробки передач крутящий момент поступает к среднему ведущему мосту, в котором находится симметричный блокируемый конический межосевой дифференциал.

Дифференциал автомобиля КамАЗ-5320 показан на рис. 4. Крутящий момент поступает на ведущий вал (составляющий одно целое с передней половиной коробки межосевого дифференциала); далее через крестовину и сателлиты он распределяется между дифференциальными шестернями. Первая из них соединена шлицами с хвостовиком ведущей конической шестерни в главной передаче среднего ведущего моста. К межколесному дифференциалу и полуосям вращение передается от главной передачи через цилиндрический редуктор. На задний же ведущий мост вращение от шестерни передается соединяемым с ней шлицами валом.

Блокируется межосевой дифференциал смещением влево зубчатой муфты. Надеваясь на зубчатый венец коробки дифференциала, муфта замыкает ее с дифференциальной шестерней и передает крутящий момент на задний ведущий мост, минуя межосевой дифференциал,

Применение межосевого дифференциала позволяет улучшить условия работы ведущих мостов, уменьшить износ покрышек, обеспечить более высокие тяговые качества и повысить проходимость.

—

Общие сведения. При повороте автомобиля его внешние и внутренние колеса за один и тот же отрезок времени проходят разные пути. Колесо, катящееся по внутренней кривой, проходит меньший путь, чем колесо, катящееся по внешней кривой. Следовательно, внешнее колесо автомобиля должно вращаться несколько быстрее внутреннего. Аналогичное явление происходит и при прямолинейном движении, если задние колеса автомобиля имеют неодинаковые диаметры, что вполне возможно при неравномерном распределении нагрузки в кузове, неодинаковом износе шин, различном внутреннем давлении в шинах или при движении по неровной дороге.

- Чтобы ведущие колеса автомобиля могли вращаться с различной частотой вращения, их крепят не на одном общем валу, а на двух, называемых полуосями и соединенных друг с другом специальным механизмом — дифференциалом, подводящим к этим полуосям крутящий момент от главной передачи.

В основном применяют дифференциалы трех типов: шестеренные, кулачковые и червячные. Дифференциал может быть простым или с самоблокировкой (дифференциал повышенного трения или с механизмом свободного хода). Шестеренные дифференциалы относятся к простым, а кулачковые и червячные — к дифференциалам повышенного трения.

Дифференциал, распределяющий крутящий момент между полуосями, называют симметричным или несимметричным, в зависимости от того, распределяет он крутящий момент между полуосями поровну или непоровну.

Шестеренный симметричный дифференциал. На рис. 5 показаны детали наиболее широко применяемого на автомобилях шестеренного конического дифференциала, устанавливаемого между полуосями ведущих колес. Две чашки коробки дифференциала стянуты болтами. На коробке болтами укреплена ведомая шестерня главной передачи, приводящая коробку во вращение. Между чашками дифференциала зажата крестовина, на шипах которой свободно посажены и могут вращаться малые прямозубые конические шестерни, так называемые сателлиты, находящиеся в зацеплении с двумя коническими полуосевыми шестернями. Эти шестерни внутренними шлицами соединены со шлицевыми концами полуосей, свободно проходящих через отверстия в коробке дифференциала. На наружных концах полуосей установлены колеса. Для уменьшения трения под торцовые поверхности сателлитов и полуосевых шестерен подложены шайбы.

При вращении коробки дифференциала она через сателлиты полуосевые шестерни вращает полуоси. Передача крутящего момента происходит в следующем порядке: ведомая шестерня главной передачи — коробка дифференциала — ось сателлитов — сателлиты — полуосевые шестерни — полуоси. Сателлиты, кроме того, могут вращаться на своих осях, поэтому они могут изменять частоту вращения полуосевых шестерен относительно коробки дифференциала.

Если сателлиты не вращаются на осях, то обе полуоси вращаются с одинаковой частотой вращения. Это происходит при движении автомобиля по прямой и ровной дороге, когда задние колеса, встречая одинаковое сопротивление качению, проходят одинаковый путь и имеют, следовательно, одинаковую частоту вращения. При повороте автомобиля, например вправо, сателлиты, вращаясь на своих осях, обкатываются по полуосевым шестерням полуоси и колеса. Одновременно частота вращения полуосевой шестерни уменьшается. При этом понижается частота вращения полуоси и колеса, связанных с шестерней. Частота вращения коробки дифференциала всегда остается равной полусумме частот вращения левой и правой полуосей.

Наличие дифференциала в приводе к ведущим колесам автомобиля иногда отрицательно влияет на его проходимость. Если одно из ведущих колес автомобиля попадает на скользкий участок дороги, а другое катится по сухому участку, то из-за наличия дифференциала через колесо, движущееся по сухому участку, нельзя передать значительный крутящий момент. Колесо, находящееся на скользком участке, будет буксовать, а другое стоять неподвижно. Это происходит вследствие того, что каждый сателлит представляет собой как бы равноплечую балку, распределяющую действующую на него силу между полуосевыми шестернями поровну. Если одно колесо попадает на скользкий участок дороги, то соединенная с ним полуосевая шестерня оказывает сателлиту меньшее сопротивление и другое колесо стоит неподвижно.

В заднем ведущем мосту автомобиля ГАЗ-53А установлен симметричный конический дифференциал, коробка которого состоит из двух чашек. Как уже указывалось, ведомая шестерня главной передачи прикреплена к фланцу коробки дифференциала, вращающейся на двух роликоподшипниках. Чтобы конструкция была прочной и имела малые габаритные размеры, число сателлитов доведено до четырех. Полуосевые шестерни надеты на шлицы полуосей, которые центрированы в гнездах, расточенных в коробке дифференциала.

Детали дифференциала необходимо смазывать, так как они нагружаются значительными силами. Для улучшения подвода смазки к этим деталям и повышения износостойкости опорных шайб сателлитов в автомобилях ГАЗ-53А на коробке дифференциала установлен маслоуловитель. Дифференциалы легковых автомобилей имеют обычно два сателлита, а грузовых и автобусов — четыре или (иногда) три.

Кулачковый дифференциал повышенного трения. На автомобилях ГАЗ-66 устанавливают кулачковый дифференциал повышенного трения. Сепаратор имеет два ряда отверстий, в которые в шахматном порядке свободно вставлены сухаря.