Центральний диференціал також відомий як між-міжосьовий диференціал. Для багато{2}}автомобілів ведучі осі з’єднані карданними валами. Центральний диференціал дозволяє кожній ведучій осі мати різні вхідні кутові швидкості для усунення ковзання ведучих коліс на кожній осі. Типи центральних диференціалів включають: відкритий центральний диференціал, багато-диференціал зчеплення, диференціал Торсена та диференціал віскомуфти.
Коли транспортний засіб рухається, він не тільки рухається прямолінійно, але й робить різні повороти. Коли автомобіль повертає, траєкторії чотирьох коліс є чотирма дугами з різними радіусами. Це призводить до різних швидкостей обертання чотирьох коліс. Якби колеса могли обертатися лише з однаковою швидкістю, транспортний засіб не міг би повернути. Навіть якщо його примусово повернути, середня вісь зламається через різницю в швидкостях коліс. Тому для досягнення диференціальної швидкості необхідний диференціал, який розкладає фіксовану швидкість обертання вихідного вала двигуна на різні швидкості та передає їх на колеса.
Коли автомобіль повертає, радіус повороту передніх коліс більший, ніж радіус повороту задніх коліс з тієї ж сторони. Таким чином, передні колеса обертаються швидше, ніж задні колеса, а чотири колеса йдуть абсолютно різними шляхами. Таким чином, чотири{2}}автомобілі потребують центрального диференціала для розподілу крутного моменту між передньою та задньою осями.
Типи центральних диференціалів включають: відкритий центральний диференціал, багато-диференціал зчеплення, диференціал Торсена та диференціал віскомуфти.
I. Відкритий центральний диференціал
Відкритий диференціал – це той, який не має обмежень і може нормально працювати під час повороту автомобіля. Планетарний редуктор не має стопорного пристрою. Якщо чотири{2}}привідний транспортний засіб обладнано трьома відкритими диференціалами (переднім, центральним і заднім), якщо одне колесо пробуксовує, уся потужність транспортного засобу витрачатиметься на це колесо, а інші три колеса не отримуватимуть жодної потужності.
Переваги: Особливих переваг немає, оскільки диференціал є необхідною умовою для нормальної роботи автомобіля;
Недоліки: у позашляховиках відкритий диференціал може вплинути на здатність транспортного засобу виходити зі складних ситуацій на не-асфальтованих дорогах.
II. Багато{1}}дисковий диференціал зчеплення
Багато-диференціал муфти створює диференціальний крутний момент через мокру багатодискову муфту. Ця система часто використовується як центральний диференціал у-системах повного-приводу на вимогу. Він має два комплекти фрикційних дисків, один встановлений як ведучі диски, а інший як ведені диски. Ведучі диски з’єднані з переднім мостом, а ведені – із заднім мостом. Диски занурені в спеціальне масло, а їх зачеплення і розчеплення контролюється електронною системою.
Коли автомобіль рухається по прямій, швидкості обертання передньої та задньої осей однакові, а різниці в швидкості між ведучим і веденим дисками немає. У цей час диски розділені, і транспортний засіб в основному має передній-привід або задній-привід, що може заощадити паливо. Під час повороту передня і задня осі мають різну швидкість обертання, а ведучий і ведений диски також мають різницю в швидкості обертання. Однак, оскільки різниця в швидкості не досягла заданого значення електронної системи, два набори дисків залишаються розділеними, і це не впливає на поворот автомобіля.
Коли різниця швидкостей між передньою та задньою віссю перевищує певну межу, наприклад, коли передні колеса починають пробуксовувати, електронна система керування керуватиме гідравлічним механізмом, щоб натиснути на багато-дискову муфту, і ведучий і ведений диски увійдуть у контакт, подібно до включення зчеплення. Крутний момент передається від ведучих дисків до ведених дисків, завдяки чому забезпечується повний-привід.
Умови зачеплення та коефіцієнт розподілу крутного моменту-диференціала тертя з обмеженим-ковзанням керуються електронною системою з високою швидкістю реагування. Деякі моделі також мають функцію ручного керування «LOCK», коли ведучий і ведений диски можуть залишатися повністю задіяними, подібно до стану блокування-приводу чотирьох коліс у професійних-позашляховиків. Однак фрикційні диски можуть передавати лише до 50% крутного моменту на задні колеса, а-висока інтенсивність використання може призвести до перегріву та виходу з ладу фрикційних дисків.
Переваги: швидка реакція та миттєва активація; більшість моделей оснащені електронним керуванням і не потребують ручного керування;
Недоліки: може передавати лише до 50% потужності на задні колеса та схильний до перегріву при високих навантаженнях.
III. Диференціал Torsen
Назва «Torsen» походить від «Torque{0}}sensing Traction». Основою Torsen є черв’ячна передача та система зачеплення черв’ячних коліс. З вигляду конструкції диференціала Torsen видно, що є подвійні черв’ячні колеса та черв’ячні передачі. Саме їхнє взаємне зачеплення та блокування, а також-одностороння передача крутного моменту від черв’ячного колеса до черв’ячної передачі реалізує функцію блокування диференціала, яка обмежує прослизання. Під час звичайної їзди на поворотах передній і задній диференціали діють як традиційні диференціали, а черв’ячні передачі не впливають на різні швидкості півосі. Наприклад, коли автомобіль повертає ліворуч, праве колесо обертається швидше, ніж диференціал, а ліве колесо обертається повільніше. Черв'ячні колеса з різними швидкостями можуть точно збігатися та синхронно зачіплятися з шестернями. У цей час черв'ячне колесо і черв'ячна передача не заблоковані, оскільки крутний момент передається від черв'ячного колеса до черв'ячної передачі. Однак, коли одна сторона колеса проковзує, черв’ячне колесо та черв’ячна передача вступають у дію, і через диференціал Torsen або гідравлічне багато{10}}дискове зчеплення розподіл потужності автоматично та швидко регулюється.
Під час нормального руху автомобіля корпус P диференціала обертається, одночасно приводячи в обертання черв’ячні шестерні 3 і 4. У цей час немає відносного обертання між 3 і 4, тому червоний 1 вал і зелений 2 вал обертаються з однаковою швидкістю. Однак, коли одна сторона осі стикається з більшим опором, а інша сторона працює на холостому ході, наприклад, червона вісь стикається з більшим опором, тоді спочатку вона залишається нерухомою, тоді як корпус диференціала все ще обертається, таким чином приводячи черв’ячну передачу 4 вздовж червоного валу. Оскільки 4 котиться, він також змушує обертатися 3, але 3 і зелена вісь 2 мають -ефект самоблокування, тому обертання 3 не може змусити зелену вісь 2 обертатися. Отже, 3 перестає обертатися, а разом з тим і 4 перестає обертатися. Таким чином, 4 може лише обертати червону вісь разом із обертанням корпусу диференціала, розподіляючи крутний момент на червону вісь і дозволяючи транспортному засобу вийти зі скрутного становища.
Найважливішим пристроєм є центральний диференціал із-розпізнаванням крутного моменту,-який може безперервно регулювати вихідну потужність між передньою та задньою осями від 25:75 до 75:25 відповідно до стану водіння, і реакція надзвичайно швидка, майже без затримок (характеристики диференціала-з-самоблокуванням крутного моменту були проаналізовані детально описано раніше), а завдяки підтримці електронної програми стабільності ініціатива розподілу потужності ще більше вдосконалена.
Простіше кажучи, диференціал Torsen — це повністю автоматичний чисто механічний диференціал, тобто він не потребує ручного керування, на 100% надійний і має пряму передачу. З певної точки зору, це дуже збалансований дизайн.
Переваги: він може миттєво забезпечити зворотний зв’язок щодо різниці опору між ведучими колесами та розподілити вихідний крутний момент. Крім того, характеристика-блокування є лінійною та може регулюватися у відносно широкому діапазоні вихідного моменту.
Недоліки: відсутній-режим приводу на два колеса; обмежена здатність-ковзання диференціала обмежена, і потужність не може повністю передаватися на певне колесо.
IV. Диференціал віскомуфти
Диференціал віскомуфти – це розумний пристрій для автоматичного розподілу потужності в сучасних-автомобілях із повним приводом. Зазвичай встановлюється в повно-автомобілі з переднім-приводом. Ці транспортні засоби зазвичай їздять у режимі-переднього приводу. Найбільш важливою особливістю вискомуфти є те, що вона може автоматично розподіляти потужність на задню ведучу вісь без участі водія.
Принцип роботи віскомуфти дещо схожий на принцип роботи багато{0}}дискової муфти. На вхідному валу є багато внутрішніх пластин, які вставляються серед багатьох зовнішніх пластин у корпусі вихідного вала, і заповнено високо{2}}силіконовою оливою. Вхідний вал з’єднаний із трансмісією та роздавальною коробкою-двигуна, встановленого спереду, а вихідний вал з’єднаний із задньою ведучою віссю.
Під час нормальної їзди немає різниці в швидкості між передніми та задніми колесами, а віскомуфта не працює, тому потужність не розподіляється на задні колеса, і автомобіль усе ще поводиться як перед{0}}привідний автомобіль. Коли автомобіль їде по крижаній і засніженій дорозі, передні колеса можуть прокручуватися вхолосту, і буде значна різниця в швидкості обертання передніх і задніх коліс. Силіконова олія між внутрішньою та зовнішньою пластинами віскомуфти перемішується та починає розширюватися через нагрівання, створюючи великий в’язкий опір, який запобігає відносному руху між внутрішньою та зовнішньою пластинами та створює значний крутний момент. Таким чином, потужність автоматично передається на задні колеса, і автомобіль стає повно-автомобілем із повним приводом.
Коли автомобіль повертає, віскомуфта також може поглинати різницю швидкостей між передніми та задніми колесами, спричинену різницею внутрішніх коліс, функціонуючи як диференціал. Під час гальмування це може запобігти першому блокуванню задніх коліс.
Переваги: компактні розміри, проста конструкція та низька вартість виробництва.
Недоліки: повільна реакція, малий коефіцієнт розподілу крутного моменту, неможливість ручного керування зачепленням і роз’єднанням, можлива поломка через перегрів під високим навантаженням.