Дифференциал - механизм, распределяющий крутящий момент между двумя ведущими колесами или между двумя ведущими мостами.
Заглянув в справочник, мы увидим определение: «дифференциал – это механизм трансмиссии, который, распределяя крутящий момент между двумя ведомыми валами (колесами или мостами) в заданном соотношении, обеспечивает им вращение с разными угловыми скоростями». Так звучит стандартное описание этого механизма, которое понятно разве что дипломированному специалисту в области машиностроения, хотя, будучи еще студентом, он и так уже понял как работает этот механизм. Наша цель — понять как это работает и зачем эта штука присутствует в нашем автомобиле, не имея особых познаний в машиностроении, а руководствуясь лишь логикой и общеизвестными фактами. Итак, еще раз.
Дифференциал — это безусловно механическое устройство. И это устройство не требуется ни мотоциклу, ни велосипеду. Логично, что необходимость усложнить конструкцию возникла из-за возрастания количества колёс. Хотя, есть же 3х колёсные мотоциклы и велосипеды, скажут некоторые из вас. Вы правы. Так вот, в этой технике, либо есть эта штука, называемая дифференциалом, либо в движение они приводятся только одним из 3х колёс.
Вот мы, не используя ни единого термина, и пришли к понимаю основы, для чего используют дифференциал. А именно, для того, чтобы приводить в движение транспортное средство как минимум с помощь двух колёс.
Итак, для чего понятно. А почему? Почему нельзя соединить 2 колеса жесткой осью и крутить их за эту ось? Формально можно. Но это тема другой статьи про дрифт. Для нормального движения, чтобы шины автомобиля катились по дороге, а не скользили в поворотах необходимо, чтобы ведущие колёса вращались с разными скоростями. Да, знаю, звучит странно. Автомобиль то весь целиком едет вроде бы с одной скоростью, а совершенно одинаковые колёса слева и справа крутятся с разными скоростями. Чтобы, опять же, не прибегать к сложным терминам, рассмотрим простенький пример. Ваня, Вася и Маша ехали на машине. Кончился бензин. Мужчины вышли из машины и стали её толкать. Ваня встал слева, Вася справа. Маша повернула руль до упора влево, чтобы развернуться, так как заправку только что проехали. Считаем шаги Вани и Васи. Развернулись. Ваня сделал 10 шагов, а Вася — 15. Значит и все колёса в поворотах проходят разный путь. Следовательно и вращаются с разной скоростью. Не будем сейчас углубляться в подробности, чтобы разобраться почему это происходит, так как это уже дело механики, наше дело проще. Главное, уже поняли почему колёса обычно не соединяют жесткой осью.
Хотя, конечно, до 1897 дифференциалы на автомобили не ставили. Правда, при этом, если приводные колёса были соединены жесткой осью, автомобили очень неохотно поворачивали и их колёса очень быстро изнашивались. Известно, что конструкции разной степени сложности, выполняющие роль дифференциала существовали в мире еще до нашей эры, но общепризнанная сейчас механическая конструкция дифференциала появилась лишь в 1720 году, когда Джозеф Вильямсон использовал дифференциальный механизм в часах. Больше века потребовалось, чтобы ноу-хау дошло до автомобилей. В 1834 Ричард Робертс запатентовал дифференциал для дорожной техники. В 1897 году дифференциал был установлен на паровой автомобиль Ширера и решил эти проблемы с износом колёс и трудностью поворота.
Несмотря на то, что постепенно дифференциалы завоевали своё место практически во всех четырёхколёсных транспортных средствах, благодаря решению тех, несомненно, серьёзных проблем, достаточно быстро выяснилось, что этот самый дифференциал принёс в автомобиль новые проблемы. Если одно из колёс теряет сцепление с дорогой — автомобиль теряет способность разгоняться. Происходит это из-за того, что устройство дифференциала приводит в движение колёса по принципу, какое легче крутить, то и крутится. И хорошо работает этот механизм только тогда, когда оба колеса надёжно держатся за дорогу — работают в паре. Как известно на деле, особенно в России, надёжность сцепления шин с дорогой находится под большим вопросом. Вода, грязь, снег, лёд... Всё это злейшие враги классического принципа приведения в движение автомобиля с помощью простого дифференциала.
Конечно, благодаря инженерам и изобретателям, эти проблемы в настоящее время решены с тем или иным успехом. Основной принцип решения этой проблемы лежит на поверхности и после прочтения этой статьи наверняка уже известен читателям. Когда автомобиль едет прямо — дифференциал не нужен, его работу можно заблокировать, превратив его в обычную зубчатую передачу. Как только водитель повернул руль — блокировку необходимо снять, чтобы машина повернула легко, а износ шин был минимальным. Но кажущаяся простота принципа, на самом деле очень обманчива. На сегодняшний день существуют десятки систем, с тем или иным успехом выполняющих эти не хитрые действия, особенно в системах полного привода, где по-хорошему этих дифференциалов требуется не один и даже не два, а целых три штуки.