Введение

Шаровой дифференциал — это тип дифференциала, обычно используемый в радиоуправляемых моделях автомобилей. Он отличается от зубчатого дифференциала тем, что использует несколько небольших шариковых подшипников, вращающихся между двумя пластинами, вместо конических шестерен.

История

Первый шаровой дифференциал для радиоуправляемых автомобилей был разработан Сесилом Шумахером, британским инженером в области двигателестроения, работавшим в Cosworth и основателем/владельцем своего одноименного бренда моделей. Хотя заявка на патент была подана, в ней было отказано, так как эта идея уже была реализована в газонокосилке. Радиоуправляемые автомобили были новым применением шарового дифференциала, и Шумахер обычно считается его современным изобретателем. Популярность шарового дифференциала, изначально применявшегося в моделях 1/12 для гонок по шоссе, была настолько велика, что он основал свою одноименную компанию. На сегодняшний день шаровые дифференциалы остаются очень популярными на рынке радиоуправляемых автомобилей. Они используются практически во всех моделях 1/12 для гонок по шоссе, масштабных туристических автомобилях (хотя герметичные зубчатые дифференциалы набирают популярность в этом классе) и электрических внедорожниках, выпускаемых многими производителями. В этих классах они считаются отраслевым стандартом. Schumacher Racing Products даже использует шаровые дифференциалы в своей линейке нитро-траков, однако в них применяются более прочные материалы и более крупные и твердые шариковые подшипники.

Основные принципы

Производители радиоуправляемых автомобилей используют ту же базовую конструкцию, которую Шумахер разработал в 1980-х годах. Основная часть дифференциала – это ведущая шестерня (или шкив в ременной передаче) с множеством отверстий, просверленных по всему ее внешнему диаметру. Эти отверстия немного больше ширины шариковых подшипников, поэтому шарики, обычно около 2 мм в диаметре в модельной машине, располагаются внутри отверстий шестерни/шкива. По обе стороны от шестерни находятся упорные шайбы. Шайбы Бельвиля прижимают упорные шайбы к шариковым подшипникам внутри шестерни. С одной стороны шестерни расположен регулировочный воротник, позволяющий регулировать степень проскальзывания дифференциала. Упорный подшипник (или упорная обойма) с противоположной стороны шестерни предотвращает ослабление фиксирующего винта, удерживающего выходные чашки, используемые для крепления дифференциала к оси. При затягивании винта шайбы Бельвиля и упорные шайбы прижимаются к шестерне/шкиву. Это создает контакт между шайбами и шариковыми подшипниками внутри шестерни/шкива. Трение, возникающее при контакте между шайбами и шариковыми подшипниками, в сочетании со смазкой (обычно силиконовой смазкой), обеспечивает вращение шариковых подшипников при перемещении одной из шайб. Когда шайба с одной стороны шестерни вращается, вращение шариков заставляет другую шайбу вращаться в противоположном направлении, поскольку противоположные стороны любого вращающегося шарика движутся в противоположных направлениях. Движение дифференциала достигается за счет вращения упорных шайб вместе с шариковыми подшипниками. Фиксирующий винт сконструирован таким образом, чтобы дифференциал можно было легко регулировать, затягивая или ослабляя винт, тем самым изменяя прикладываемое усилие. Это делает дифференциал более регулируемым, чем дифференциалы с зубчатой передачей, но существует нижний предел, поскольку привод осуществляется за счет трения, поэтому всегда присутствует некоторое ограниченное проскальзывание. В этом типе дифференциала используются различные типы шариков. Некоторые из наиболее распространенных материалов для шариков, используемых гонщиками высокого уровня, – это керамика и вольфрам. Преимущество шариков на основе керамики заключается в их большей твердости и более длительном сроке службы. Часто при использовании менее твердых материалов шарики "сплющиваются", что приводит к полузаблокированному направлению вращения шарика. Это приводит к тому, что дифференциал вращается не плавно и оставляет общее ощущение "шероховатости".