Блокированный дифференциал: Электронная блокировка дифференциала: устройство и принцип работы

Содержание

что это такое и для чего нужна

В современных автомобилях есть немало узлов и агрегатов, которые имеются во всех моделях всех марок. Одним из них является дифференциал. Он необходим для того, чтобы обеспечить разную угловую скорость колес, расположенных при повороте на внешнем и на внутреннем его радиусе. У полноприводных автомобилей есть еще межосевой дифференциал, который в большинстве случаев оснащен блокировкой.

В данной статье мы расскажем о том, что такое межосевой дифференциал, для чего нужна блокировка межосевого дифференциала и каких основных типов она бывает.

Что такое межосевой дифференциал

В любом автомобиле есть как минимум один дифференциал. Такое устройство делит крутящий момент, поступающий в него с входного вала, между полуосями передающими его на каждое из ведущих колес. Полноприводный автомобиль (то есть имеющий четыре ведущих колеса) оснащается как минимум двумя дифференциалами, по одному на каждую пару. В большинстве случаев на них устанавливается еще один, межосевой, который имеет возможность блокирования.

Необходимость использования межосевого дифференциала на автомобилях с полным приводом вызвана тем, что им приходится передвигаться в достаточно сложных условиях, часто по неровной местности. В таких случаях на разные оси автомобиля создается разное давление и поэтому необходимо производить распределение между ними крутящего момента.

Для чего нужна блокировка межосевого дифференциала

Следует заметить, что у любого дифференциала (в том числе и межосевого) наряду с его главным достоинством, состоящим в обеспечении разделения крутящего момента, есть и один существенный недостаток. Он является прямым следствием преимущества и заключается в том, что если колеса одной из осей начинают буксовать, то именно на них дифференциалом передается больший крутящий момент. Это существенно понижает проходимость автомобиля, что совершенно недопустимо для внедорожников. По этой причине практически все межосевые дифференциалы, устанавливаемые на них, оснащаются функцией блокировки.

Когда она включена, то на обе оси автомобиля передается одинаковый крутящий момент. Благодаря этому на те колеса, которые не пробуксовывают, транслируется такое же усилие, что и на пробуксовывающие. Это необходимо для того, чтобы машина могла миновать «скользкое место». 

Разновидности блокировок межосевого дифференциала

В современных внедорожниках реализовывается два типа блокировки межосевого дифференциала: ручная и автоматическая. Оба они предполагают или полное, или частичное выключение узла. Чаще на автомобилях повышенной проходимости устанавливаются автоматические блокировки межосевых дифференциалов. Существует три их основных разновидности:

  • Блокировка с вискомуфтой;
  • Блокировка типа Torsen;
  • Блокировка с фрикционной муфтой.

Каждый из этих видов блокировки имеет свои конструктивные особенности и преимущества.

Блокировка с вискомуфтой

Такая разновидность блокировки межосевого дифференциала является на сегодняшний день наиболее распространенной. Она построена по симметричной планетарной схеме, в основе которой лежит взаимодействие между собой конических шестерен. Одним из важнейших элементов ее конструкции является наполненная масляной воздушно-силиконовой смесью герметично закрытая полость. Она связана с полуосями посредством двух отдельных пакетов дисков.

Если полноприводный автомобиль едет с постоянной скоростью по ровной поверхности, то межосевой дифференциал, снабженный такой системой блокировки, транслирует крутящий момент на переднюю и заднюю ведущие оси в соотношении 50% на 50%. В том случае, если вращение одного из пакетов дисков ускоряется, то за счет повышения давления в герметичной полости вискомуфта начинает блокировать (то есть тормозить) соответствующий пакет. Благодаря этому угловые скорости выравниваются, и, по сути дела, происходит блокировка межосевого дифференциала.

Основными достоинствами такой системы являются простота ее конструкции и невысокая стоимость. Именно эти факторы обусловили широкое распространение вискомуфт в системах блокировок межосевых дифференциалов современных внедорожников. Что касается недостатков такой конструкции, то к ним следует отнести неполное автоматическое блокирование, а также риск перегрева в том случае, если она работает в течение длительного периода времени. Дело в том, что значительная часть передаваемой ей кинетической энергии вращения преобразовывается в энергию тепловую.

Блокировка типа Torsen

Она состоит из таких основных элементов, как корпус, левая и правая полуосевые шестерни, их сателлиты и выходные валы. Специалисты в области автомобилестроения считают, что конструкция блокировки межосевого дифференциала этого типа является на сегодняшний день наиболее эффективной и совершенной.

Основу этого механизма блокировки составляют две пары червячных колес, в каждой из которых есть ведущее и ведомое (они называются полуосевыми и сателлитами). Функционирование этой системы основывается на некоторых особенностях, которые имеют шестерни такого типа. Если все колеса автомобиля имеют одинаковое сцепление с поверхностью, то дифференциал работает в штатном режиме. Как только одно из них начинает по тем или иным причинам вращаться быстрее остальных, то сателлит, связанный с ним, пытается начать вращение в обратную сторону. Вследствие этого происходит перегрузка червячной шестерни, а выходные валы блокируются. «Высвободившийся» крутящий момент переходит на другую ось, в результате чего его значения уравниваются.

Важнейшими преимуществами блокировки межосевого дифференциала типа Torsen являются очень высокая скорость срабатывания и широкий диапазон значений переброски вращающего момента с оси на ось. Кроме того, такая блокировка не перегружает тормозную систему автомобиля. Основным недостатком такой конструкции ее сложность.

Блокировка с фрикционной муфтой

Главной отличительной особенностью такой системы является то, что она предполагает возможность как автоматической, так и ручной блокировки межосевого дифференциала. Конструктивно она очень похожа на системы с вискомуфтой, только вместо последней в ней установлены фрикционные диски.

При плавном движении автомобиля угловые скорости между его ведущими осями распределяются равномерно. Если одна из полуосей ускоряется, то фрикционные диски сближаются, сила трения между ними увеличивается, в результате чего происходит притормаживание полуоси.

Системы блокировки межосевых дифференциалов, устроенные на основе фрикционных муфт, на серийных автомобилях практически не применяются. Она достаточно сложна по своей конструкции, к тому же имеет невысокий ресурс из-за того, что рабочие элементы (фрикционные диски) быстро изнашиваются. Кроме того, устройства блокировки с фрикционными муфтами требуют частого обслуживания.

Читайте также: Что такое паркетник и чем он отличается от внедорожника.

Видео на тему

Похожие публикации

Червячные самоблокирующиеся дифференциалы

Червячный самоблокирующийся дифференциал

Червячный самоблокирующийся дифференциал обеспечивает автоматическую блокировку в зависимости от разности крутящих моментов на корпусе и полуоси (приводном вале). При проскальзывании колеса, сопровождаемом падением крутящего момента, червячный дифференциал блокируется и перераспределяет крутящий момент на свободное колесо. Блокировка при этом частичная, а ее степень зависит от величины падения крутящего момента.

Известными конструкциями червячных дифференциалов являются дифференциал Torsen (от сокращенного Torque Sensing — чувствительный к крутящему моменту) и дифференциал Quaife. Конструкции данных дифференциалов представляют собой планетарный редуктор, состоящий из червячных шестерен: ведомых (полуосевых) и ведущих (сателлитов). Сателлиты могут располагаться параллельно полуосям (Quaife, Torsen Т-2) или перпендикулярно полуосям (Torsen Т-1).

Особенностью червячной шестерни является то, что она может приводить во вращение другие шестерни, а сама не может вращаться от других шестерен. При этом говорят, червячная шестерня расклинивается. Данное свойство используется для частичной блокировки червячного дифференциала.

Червячные самоблокирующиеся дифференциалы широко применяются как в качестве межколесных, так и межосевых дифференциалов.

Самоблокирующийся червячный дифференциал (самоблок) — устройство, которое позволяет частично компенсировать главный недостаток свободного дифференциала, а именно его полную беспомощность при наезде одного колеса на скользкое покрытие. По принципу работы, самоблокирующиеся дифференциалы можно разделить на два типа: speed sensitive, то есть срабатывающих от разницы в угловых скоростях вращения полуосей, и torque sensitive — срабатывающих от разницы передаваемого на полуоси крутящего момента. Для понимания работы самоблока сначала разберёмся с принципом работы обыкновенного дифференциала и его недостатками.

Самоблокирующийся червячный дифференциал типа «Квайф»

Автором этой конструкции является англичанин Rod Quaife. В данном случае, оси сателлитов параллельны полуосям. Сателлиты расположены в своеобразных карманах чашки дифференциала. При этом парные сателлиты имеют не прямозубое зацепление, а образуют между собой еще одну гипоидную пару, которая расклиниваясь, так же участвует в процессе блокировки.
Принцип работы самоблокирующегося дифференциала

На рисунке приведен эскиз самоблокирующегося дифференциала. Рассмотрим его элементы и принцип работы.
Когда одно из колес (например, правое) начинает отставать, связанная с ним полуосевая шестерня 4 вращается медленнее корпуса 1 и поворачивает входящий с ней в зацепление сателлит 5. Он передает движение связанному с ним сателлиту 5 из левого ряда, а тот, в свою очередь, на левую полуосевую шестерню 3. Так обеспечиваются разные угловые скорости колес в повороте. Благодаря разности крутящих моментов на колесах в винтовом зацеплении возникают осевые и радиальные силы, прижимающие полуосевые шестерни 3, 4 и сателлиты 5, 6 торцами к корпусу 1, 2. Сателлиты 5, 6 также прижимаются к поверхности отверстий 8, в которых они расположены. За счет этого и возникают силы осуществляющие частичную блокировку. Степень блокировки определяется соответствующим коэффициентом.

Плюсы:
+ блокировка колес вплоть до 70%
+ не ощущается на руле никаких рывков
+ не требуется заливать спец масло в КПП
+ практически не требует обслуживания
+ при установке не возникает никаких проблем
+ практически неограниченный срок службы
+ высокая проходимость
+ застрять довольно сложно
+ отличная управляемость
+ увеличение скорости прохождения поворотов
+ значительно легче вывести автомобиль из заноса
+ появляется чувство равновесия

Минусы
— в ходе эксплуатации падает преднатяг

(чтобы восстановить преднатяг необходимо менять регулировочные шайбы)
— рекомендуется менять регулировочные шайбы в районе 20-40тыс.км в зависимости от манеры езды.
— в случае не соблюдения регламентных работ система будет работать, как обычный дифференциал.

«Самоблокируемый червячный дифференциал (самоблок, блокировка дифференциала повышенного трения) — устройство, которое позволяет частично компенсировать главный недостаток свободного дифференциала, а именно его полную беспомощность при наезде одного колеса на скользкое покрытие. Существует два типа самоблокирующихся дифференциалов (отличаются по принципу работы):
1. speed sensitive — самоблокирующийся дифференциал, срабатывающий от разницы угловых скоростей вращения полуосей
2. torque sensitive — самоблокирующийся дифференциал, срабатывающий от разницы передаваемого на полуоси крутящего момента Самоблокируемый червячный дифференциал (самоблок, блокировка) устанавливается вместо классического неблокирующегося дифференциала, имеющегося на всех колесных транспортных средствах.
Самоблокируемый червячный дифференциал (самоблок, блокировка) не содержит в своей конструкции электронных компонентов, датчиков, пневматики, гидравлики или дистанционной механики. Автоматическая работа самоблокирующегося дифференциала не возлагает на водителя дополнительных действий по управлению и обслуживанию транспортного средства.
Самоблокирующийся дифференциал — один из способов блокировки дифференциала. Автором данной конструкции является англичанин Rod Quaife. Сателлиты у такого дифференциала расположены в два ряда параллельно оси вращения корпуса. Причем они крепятся не на осях, а находятся в закрытых с обоих концов отверстиях корпуса. Правый ряд сателлитов входит в зацепление с правой полуосевой шестерней, левый ряд, соответственно, с левой. Кроме того, сателлиты из разных рядов зацепляются между собой попарно. Все зубчатые колеса имеет винтовые зубья.
Аналогичные дифференциалы повышенного трения производятся в России для отечественных автомобилей ВАЗ, НИВА, ШевиНИВА, УАЗ. Основные достоинства самоблокирующихся дифференциалов типа «Квайф» (Quaife).
Самоблокирующийся дифференциал позволяет частично устранить пробуксовку при разных коэффициентах сцепления колес автомобиля.
Самоблокирующийся дифференциал повышает проходимость автомобиля и его управляемость при движении по дорогам с разным покрытием.
Самоблокирующийся дифференциал улучшает динамику разгона автомобиля на дорогах с любым покрытием.
Самоблокирующийся дифференциал не требует дополнительных усилий от водителя (включение самоблока происходит автоматически).
Самоблокирующийся дифференциал взаимозаменяем со стандартными дифференциалами.
Полной блокировки не наступает (нагрузки на полуоси (привода) не такие критичные, как у 100% блокировки, что исключает их поломку)
Разблокируется при сбросе газа.»

Присутствие блокировки позволяет проходить повороты на большой скорости. Когда вы входите в поворот на пределе возможностей резины, разгружается или даже вывешивается колесо, находящееся внутри поворота. В этой ситуации на обычной машине начинает работать дифференциал, и скорость резко падает, поскольку вывешенное колесо получает момент и крутится, а загруженное наружное колесо лишается крутящего момента. На автомобиле с блокировкой дифференциала, даже если полностью вывешено одно из колес, другое колесо не теряет крутящего момента. По мнению профессиональных спортсменов, наличие самоблокировки дифференциала позволяет лучше чувствовать автомобиль и дорогу на прямых участках.

Винтовая, или «червячная» блокировка мостов

В обычном режиме винты («червяки» — из-за формы винтов) свободно обкатываются вокруг центральной шестерни. В случае изменения момента винты проскальзывают в крайнее положение и фиксируются в эксцентричных пазах. Когда момент выравнивается, винты возвращаются в исходное положение. Как и дисковые винтовые блокировки обладают возможностями преднатяга.

Винтовые блокировки наиболее пригодны для использования на обычном автомобиле. Из производящихся в России они наиболее долговечны и просты в эксплуатации. Все их элементы износоустойчивы (ресурс винтовой блокировки порой превышает ресурс коробки передач, не говоря уже о ресурсе редуктора моста).

Установка СБД относится к сфере «глубокого» тюнинга. Так называют мероприятия, проводимые в том случае, когда клиент хочет, чтобы машина не столько выглядела оригинально, сколько ехала лучше, чем ей подобные. Такие услуги оказывают исключительно в профессиональных тюнинговых центрах. Рядовому автолюбителю специалисты рекомендуют установить винтовую блокировку. Она надежна (сопоставима по ресурсу с коробкой передач), имеет наиболее сглаженные моменты включения-выключения и широкие возможности по блокировке.

Самоблокирующиеся дифференциалы «Квайф»

Сателлиты данного механизма расположены в два ряда параллельно оси вращения корпуса, причем крепятся не на осях, а находятся в закрытых с торцов отверстиях корпуса.

Правый ряд сателлитов входит в зацепление с правой полуосевой шестерней, левый — соответственно с левой.

Кроме того, сателлиты из разных рядов зацепляются между собой попарно.

Когда одно из колес начинает отставать, связанная с ним полуосевая шестерня вращается медленнее корпуса и поворачивается входящей с ней в зацепление сателлит.

Он передает движение связанному с ним сателлиту из другого ряда, а тот, в свою очередь, — на полуосевую шестерню.

Так обеспечиваются разные угловые скорости колес в повороте.

Благодаря разности крутящих моментов на колесах в винтовом зацеплении возникают осевые и радиальные силы, прижимающие полуосевые шестерни и сателлиты торцами к корпусу. Последние также прижимаются вершинами зубьев к поверхности отверстий, в которых они расположены. За счет этого и возникают силы, осуществляющие частичную блокировку. Величина коэффициента блокировки зависит от угла наклона зубьев сателлитов и шестерен. Устанавливая в корпус комплекты сателлитов и шестерен с различным углом наклона зубьев, можно изменять коэффициент блокировки

Самоблокирующиеся дифференциалы «Торсен»

Получили свое название от англ. torque- «крутящий момент» и sensing — «чувствительный». Под этой маркой выпускаются два типа конструкций.

В первом сателлиты расположены в корпусе перпендикулярно его оси и объединены между собой с помощью прямозубого зацепления, а с полуосевыми шестернями связаны червячным зацеплением. В повороте полуосевая шестерня, связанная с отстающим колесом, поворачивает входящий с ней в зацепление сателлит, а он, в свою очередь, вращает второй сателлит и полуосевую шестерню.

Эта «цепочка» позволяет колесам вращаться с разной скоростью.

Силы трения, возникающие в червячном зацеплении от разности моментов на колеса, и осуществляют частичную блокировку дифференциала.

Применение комплектов сателлитов и шестерен с различным профилем червячного зацепления дает возможность изменять коэффициент блокировки.

Второй тип «Торсена» отличается тем, что в нем сателлиты расположены параллельно оси корпуса дифференциала в отверстиях и соединены попарно между собой и полуосевыми шестернями винтовым зацеплением.

Работа механизма на поворотах и частичная блокировка осуществляется так же, как у «Квайфа». Этот вариант конструкции менее сложен, кроме того, позволяет уменьшить диаметр корпуса дифференциала.

Дифференциалы. Обзор наиболее распространенных дифференциалов и механизмов их блокировки.

В повороте все колеса автомобиля движутся по своей траектории. Причем задние крутятся медленнее передних, а внешние к повороту быстрее внутренних. Но как это возможно, если ведущие колеса жестко связаны с валом двигателя? Ответ: с помощью дифференциала.

Текст: Карелов Олег.

Что же такое дифференциал? Это механизм, который разделяет крутящий момент по двум выходным валам, позволяя каждому из них вращаться с различной скоростью. Число дифференциалов в автомобиле зависит от типа привода: на моделях с единственной ведущей осью устанавливается только один – межколесный, разделяющий тягу между левым и правым колесом. Если же машина оснащена, например, постоянным полным приводом, то требуются уже три дифференциала: один межосевой, передающий момент от коробки передач к ведущим осям, и два межколесных.

Свободный дифференциал

Устройство свободного дифференциала. Крутящий момент от мотора подводится к ведомому зубчатому колесу (1), которое через конические колеса-сателлиты (2) передает усилие на выходные валы (3). Независимость же вращения выходных валов обеспечивается за счет проворота сателлитов вокруг своей оси.

Внутреннее устройство дифференциалов бывает различным, а наибольшее распространение получил открытый или, по-другому, свободный дифференциал. Это чисто механическое устройство отличается простотой (обычно в нем всего четыре конических шестерни), компактностью и полностью соответствует своему названию: то есть делит крутящий момент в фиксированном соотношении (обычно 50:50) и никак не препятствует вращению выходных валов с разной скоростью. Но здесь-то и скрыта опасность: если одно из колес попадет на скользкую поверхность и забуксует, то без тяги останется и второе колесо, а сам автомобиль не сможет сдвинуться с места. Знакомая картина?

От этого недостатка избавлены блокируемые дифференциалы. В отличие от свободных, они уже с некоторым усилием стараются замедлить опережающий по скорости вал, увеличивая крутящий момент на отстающем. И хотя звучит это несколько сложно, на самом деле принцип работы подобных устройств прост: проворачиванию валов относительно друг друга препятствует возникающая между ними сила трения, и чем она больше, тем в большей степени крутящий момент смещается в сторону отстающего вала.

Куда пропадает момент?

Автомобиль разгоняется благодаря силе трения, возникающей между шиной и дорогой. Пока эта сила превышает силу тяги на колесе (равную крутящему моменту, поделенному на радиус колеса), машина движется без пробуксовки. Но как только сцепление с дорогой падает, и сила трения оказывается меньше силы тяги – избыток крутящего момента срывает колесо в скольжение. А что дальше? Скорость вращения колеса быстро увеличивается, соответственно, растут и обороты мотора. Теперь возможны два сценария: либо сработает ограничитель частоты вращения коленвала, то есть уменьшится подача топлива, и крутящий момент мотора упадет, либо, просто снижаясь по мере нарастания оборотов (развиваемый мотором момент непостоянен и достигает максимума примерно на средних оборотах), избыток крутящего момента исчезнет, и колесо станет вращаться с постоянной скоростью. Но в любом случае развиваемый двигателем момент падает, а вместе с ним и сила тяги колесах. Приехали.
Дифференциал с жесткой блокировкой

Крайний случай – дифференциал с жесткой блокировкой, который по команде водителя может намертво соединить выходные валы друг с другом, полностью исключив проскальзывания отдельных колес на бездорожье. В «свободном» же состоянии, когда блокировка отключена, он ничем не отличается от открытого дифференциала, то есть обеспечивает такую же независимость вращения валов.

Подобные модели довольно широко распространены: возможность передать на один вал все 100% крутящего момента двигателя весьма востребована в среде внедорожников, где дифференциалы с жесткой блокировкой встречаются как в качестве межколесных, так и межосевых.

В то же время, далеко выйти за обозначенные границы этим дифференциалам не суждено, ведь на асфальте блокировку нужно каждый раз отключать, иначе трансмиссия будет испытывать чрезмерные нагрузки в поворотах. А значит, автомобиль остается безоружен против проскальзывания колес на неожиданно возникших скользких участках дороги.

Дифференциал с дисковой блокировкой

За исключением фрикционов и поджимающей пружины дифференциал с дисковой блокировкой почти не отличается от свободного.

Разумеется, это не годится для мощных легковых машин, способных провернуть колеса даже на асфальте — для них существуют различные самоблокирующиеся дифференциалы.

Например, механизмы с дисковой блокировкой, часто применяемые в автоспорте и на форсированных версиях дорожных машин. Устроены они почти так же, как и свободные дифференциалы, но валы в них связаны друг с другом посредством подпружиненных фрикционов. То есть в случае пробуксовки дисковая блокировка может добавить на отстающий вал лишь столько ньютоно-метров, сколько фрикционы способны выдержать до начала проскальзывания. Как правило, это совсем немного – всего несколько десятков Нм, что позволит компенсировать лишь незначительное падение крутящего момента, например, при попадании колеса на пыльный или мокрый асфальт.

А что мешает увеличить силу трения фрикционов? Проблема в том, что, будучи постоянно поджатыми, эти фрикционы препятствуют свободному вращению колес в повороте, что ведет к ускоренному износу шин, самого дифференциала и неоднозначно сказывается на управляемости.

Дифференциалы с блокировкой вискомуфтой

Эффект блокировки вискомуфты достигается в результате того, что силиконовая жидкость «склеивает» между собой ведущие и ведомые диски муфты, которые до этого скользили друг по другу и трением обеспечивали нагрев жидкости.

Этих недостатков лишены дифференциалы, блокируемые вискомуфтой. В данном случае перераспределение крутящего момента возникает не в результате трения фрикционов, а за счет свойств особой жидкости на силиконовой основе, которая “умеет” затвердевать при нагреве. В неё помещается два набора пластин, каждый из которых связан со своим выходным валом дифференциала. И пока автомобиль движется без пробуксовок, а, соответственно, и разница в скорости вращения валов невелика, муфта себя никоим образом не проявляет, но, как только один вал начинает существенно обгонять другой, пластины взбивают жидкость, её давление и температура возрастают, вязкость повышается — и вискомуфта тормозит вал. При этом сопротивление может быть столь велико, что блокировка становится практически жесткой – на каждый вал может передаваться 100% крутящего момента!

Почему же тогда вискомуфту не часто встретишь на внедорожниках? Тому есть две причины: первая – это склонность к перегреву во время длительной пробуксовки, вторая – задержка срабатывания, ведь на нагрев жидкости нужно время. Последнее настораживает и производителей мощных легковых автомобилей: медлительность не идет на пользу управляемости. Но есть и те, кому все же удается достичь отличных ездовых характеристик: это и Subaru Impreza, и Nissan 370Z, и полноприводный Lexus IS.

Дифференциалы с винтовой блокировкой

Степень блокировки дифференциала Torsen определяется углом нарезки зубцов на червячной передаче. Однако чем жестче блокировка, тем резче она срабатывает, а потому на практике Torsen обеспечивает только четырехкратную разницу в крутящем моменте между валами.

Куда более совершенными являются дифференциалы с винтовой блокировкой, в частности Torsen и Quaife. В отличие от всех предыдущих, созданных по принципу “открытый дифференциал с коническими шестернями + блокировка”, эти модели устроены совсем иначе. Особенность в хитрых червячных передачах: когда на одном из валов падает крутящий момент, шестерни начинает расклинивать и момент тут же перебрасывается на другую ось. То есть дифференциал даже не дожидается начал

Блокировка дифференциала. Ликбез | АвтобурУм

15.07.2019, Просмотров: 904

Блокировка дифференциала призвано решать проблемы редуктора моста. На сухой дороге дифференциал дает возможность безопасно и с комфортом маневрировать, но все преимущества блокировки открываются, когда вы съезжаете на бездорожье, резко ускоряетесь, либо ездите по снегу и льду. Блокировка дифференциала дает возможность распределить крутящий момент на колеса по системе 50/50. Сегодня существует несколько типов блокировок, у каждого есть достоинства и недостатки. Постараюсь дать максимально сухую информацию о таковых.
Дифференциал в теории
Дифференциал призван распределять крутящий момент по полуосям а зависимости от нагрузки на конкретное колесо. Если при повороте колеса на одной оси будут заблокированы, то есть крутящий момент будет распределен строго по половине, то автомобиль перевернется. Отсутствие блокировки при повороте дает возможность колесам крутится с разной скоростью, обеспечиая безопасность. Если автомобиль застрял, то распределение момента 0:100 приведет к тому, что автомобиль просто не поедет. Для сообщения момента на недвижимое колесо нужно его нагрузить.
О типах блокировок
Заблокировать редуктор можно путем приварки саттелитов к шестерни, либо частичного вывода из работы саттелитов. Также есть два способа заблокировать дифференциал:
  • принудительная блокировка (кулачковый дифф-л)
  • самоблокирующийся дифференциал, работающий в зависимости от степени нагрузки на колеса; можно настраивать преднатяг, усилие которого исчисляется в килограммах
Виды блокировки
Кулачковый. Такая конструкция дает возможность блокировки моста механическим путем специальным кулачком. Муфта полность блокирует механизм, посредством жеского соединения корпуса с нагруженным колесом. Кулачковая блокировка может быть пневматической, электрической, механической и гидравлической. Универсальность конструкции позволяет применять кулачковую блокировку в межосевом и меж колесном механизме.

Самоблокирующийся дифференциал и его модификации. Работает такая блокировка посредством увеличения силы трения, которая зависит от степени нагрузки на ведущие колеса. Такую систему называют LSD (Limited Slip Differential), что в переводе звучит, как дифференциал повышенного трения.

Подобная система блокировка имеет четыре разновидности, две из которых применяются чаще всего (дисковая и вискомуфта), с червячным механизмом и электронная блокировка. Расскажу вкратце о каждом:

  • дисковый — здесь применен пакет фрикционных дисков, и в зависимости от степени нагрузки на редуктор моста диски прижимаются друг к другу сильнее, распределяя крутящий момент на колеса 50/50. Один пакет фрикционов жестко “сидит” на дифференциале, а второй на полуосях, поэтому, чем плотнее диски друг к другу, тем меньше разница в распределении момента
  • червячный — червяк, несмотря на низкий КПД, нашел применение и здесь. По факту конструкция простая, а именно червяк, при повышении момента передает равное усилие на параллельную полуось. За счет конструктивных особенностей червячного механизма, здесь нет нужды применять дополнительные детали
  • вискомуфта является имитацией полного привода, и очень часто применяется в современных кроссоверах. Блокировка не работает до тех пор, пока одно колесо не забуксует. Тут применяется комплект дисков, между которыми есть силикон. При повышении оборотов дисков силикон смешивается, и затвердевая постепенно распределяет момент. Конструкция несовершенна, и часто посредством перегрева выход из строя
  • электронная блокировка работает за счет разности угловых скоростей ведущих колес. У электронной блокировки есть блок управления, который тесно связан с системой ABS. Информация берется от датчиков ABS, реагирующие на разницу в скорости колес при торможении, после чего дифференциал моментально распределяет крутящий момент.
Так нужна ли блокировка?
Я считаю, что каждый автомобиль должен оснащаться даже самой простой системой блокировки дифференциала. Например, для автомобилей Лада выпускаются дифференциалы, в которых можно регулировать преднатяг, в зависимости от предпочтений. Для эксплуатации в городском режиме выставляют преднатяг 4 килограмма, что вполне хватает, что бы при резком разгоне выровнять крутящий момент между полуосями, а также позволяет выбраться из сугроба и предотвратить занос на льду.

На старых внедорожниках часто применяли пневматическую или механическую блокировку межосевого дифференциала, находящегося в раздаточной коробке, а также дифференциал повышенного трения в редукторах, что в плане надежности — несомненное достоинство.

Если у вас стоит имитация блокировки — будьте внимательны, так как конструкция там не совершенна и очень хрупкая, может выйти из строя после первой серьезной пробуксовки. Часто можно активировать и отключать самостоятельно с кнопки.

какие они бывают, чем хороши и чем чреваты — Журнал «4х4 Club»

Улучшить проходимость своего автомобиля желают практически все автовладельцы. И многим даже не надо преодолевать лесовозные колеи, карабкаться по отвесным скалам и тому подобное. Хотя бы просто сделать так, чтобы не было этого позорного застревания на ровном месте. Если внедорожник оснащен противобуксовочной системой, часть проблем снимается. Тут-то всплывает загадочное слово «блокировка»…


На заре автомобилестроения инженеры поняли, что сплошная ось для пары колес вредна. Автомобиль по прямой ездит не то чтобы редко, а прямо-таки никогда. Поэтому каждая покрышка проходит свой путь. Быстрый износ шин и нежелание автомобиля поворачивать заставили искать решение. Придумали. Ось разделили надвое, на полуоси, а между ними поставили дифференциал. Теперь на прямой колеса стали крутиться одинаково, а в поворотах – с разной скоростью. Но покрытие не всегда равномерное. Скажем, под одним колесом камень, а под другим рыхлый песок. Соответственно, одному колесу крутиться легче. Вот его-то дифференциал и крутит. А то,  которому труднее, не хочет. Появился эффект буксования одним колесом. И даже привод на все четыре колеса проблему не исключил – буксуют по одному колесу спереди и сзади. Теперь встала задача пробуксовку исключить. Для этого и придумали блокировки.

Полная принудительная блокировка
Обычный открытый дифференциал дополнен механизмом, жестко фиксирующим сателлиты. В результате полуоси не могут крутиться с разной скоростью, и усилие от двигателя распределяется поровну между колесами. Наиболее универсальны, но требуют внимания. Использовать осторожно: перед установкой выяснить, выдержит ли трансмиссия такую переделку.


ЧТОБЫ КОЛЕСА НЕ СКОЛЬЗИЛИ
Если рассматривать полноприводной автомобиль, то ему надо три дифференциала: один распределяет крутящий момент между осями (межосевой) и два – между колесами на одной оси (межколесный). А у настоящего внедорожника, с колесной формулой 4х4, все они должны быть блокируемыми.

Большинство современных внедорожников оснащается противобуксовочными системами, которые уменьшают эффект пробуксовки одного из колес. Действуют они по тому же принципу, что и ABS, только наоборот. На каждом из колес установлен датчик, показывающий скорость его вращения. Компьютер считывает показания этих датчиков, и если одно из колес начинает вращаться слишком быстро – то есть наступает пробуксовка, дает команду тормозной системе притормозить это колесо. Некоторые системы еще при этом уменьшают подачу смеси в цилиндры двигателя – придушивают мотор. В большинстве случаев работы этих противобуксовочных систем вполне достаточно, чтобы исключить сильное проскальзывание колес. Иногда они работают настолько эффективно, что диву даешься. Конечно, при частой внедорожной эксплуатации такие системы заметно повышают износ тормозных колодок и дисков, но это, как вы поймете из статьи, вовсе не самое большое из зол. Если же автомобиль не оснащен противобуксовочной системой или ее действия владельцу кажутся недостаточными, можно дополнительно оснастить машину блокировками дифференциалов и добиться гораздо большего эффекта.



Gov-Lok
Очень жестко работающая блокировка. Включается автоматически на ходу на скоростях до 40 км/ч. Требует очень прочных деталей трансмиссии и дифференциала. Штатно ставится на большие автомобили GM. При установке на другие автомобили требует значительных переделок.


БОЛЬШАЯ РАЗНИЦА
Но блокировка блокировке рознь. Одни полностью выключают дифференциал, другие – только частично. Соответственно, в первом случае, если хотя бы одно колесо находится на твердом грунте, машина будет двигаться. Во втором это будет происходить, пока разница в сцеплении колес с поверхностью не превысит какого-то предела. Следовательно, блокировки можно разделить на полные и частичные. Причем полные блокировки могут включаться как вручную, так и автоматически, а вот частичные работают только самостоятельно. Большинство можно установить вместо обычного дифференциала или заменить один тип блокировки другим. А поскольку у каждого типа есть свои преимущества и недостатки, то в подобной переделке есть смысл.

Виско-муфта
Автоматическая блокировка с мягким постепенным включением. Обеспечивает довольно низкий коэффициент блокировки: не более 30%. Подходит только для нивелирования небольшой разницы в сцеплении. Часто сильно «задумчива». На бездорожье практически бесполезна. Не обслуживается, при разгерметизации корпуса выходит из строя и требует замены.


ЗАМКНУТЬ ПО ПОЛНОЙ
Полная блокировка не допускает разницы в скорости вращения полуосей и, соответственно, колес. На бездорожье, там, где может возникнуть пробуксовка, это полезно: вероятность, что автомобиль перестанет двигаться, потеряв сцепление с поверхностью, уменьшается. А вот на твердых покрытиях полная блокировка полуосей приведет к повышенному износу не только покрышек, но и (на больших скоростях) элементов трансмиссии. А самое главное, машина с заблокированным дифференциалом не хочет поворачивать. Поэтому «замок» должен срабатывать только при необходимости. Добиться этого можно, например, установив ручной привод на включение-выключение. Такая блокировка называется принудительной, управляется водителем с помощью рычага или кнопки и требует постоянного контроля за своим состоянием. Периодически владельцы авто с таким типом блокировки забывают вовремя ее отключать, что порой приводит к серьезным последствиям. Кроме того, следует иметь в виду, что нагрузки на полностью заблокированную трансмиссию возрастают очень сильно. Ведь при спокойном движении усилие от двигателя распределяется примерно поровну на два или даже четыре колеса. А если только одно колесо имеет сцепление с поверхностью? Тогда нагрузка на одну полуось возрастает аж в четыре раза. К такому напряжению деталь может быть не готова. Например, на «Ниву» можно поставить полный комплект таких блокировок. Они есть. Но при первом же серьезном испытании, когда вся нагрузка придется на одну полуось, она может попросту не выдержать. Не рассчитана она на это. И увлекательное приключение превратится в путешествие на эвакуаторе. Можно, конечно, заменить полуоси на усиленные, но тогда могут не выдержать детали привода. И так далее. Простое улучшение превратится в полную переделку авто. Поэтому, прежде чем ставить полные блокировки, прикиньте, стоит ли овчинка выделки.

Героторная дисковая блокировка
При возникновении разницы между скоростями вращения одной из полуосей с корпусом дифференциала насос автоматически увеличивает давление жидкости внутри системы. Фрикционные диски сближаются и подтормаживают быстро крутящуюся полуось. Работает мягко, усилие нарастает постепенно. Пока диски не изношены, коэффициент блокировки доходит почти до 100%.



Дисковая блокировка
Чаще всего применяется вариант с подпружиненными дисками. Это дает постоянную небольшую замкнутость дифференциала, не сильно отражающуюся на управляемости, но позволяющую без задержки среагировать на пробуксовку. Коэффициент блокирования доходит до 50%, что делает эту модификацию привлекательной на бездорожье. При этом работает мягко и самостоятельно. Требует специального масла с LSD-присадками.


Но несомненный плюс полной блокировки – абсолютная уверенность на бездорожье. С ней машина прет как танк. Особенно если блокировок полный комплект. И если, повторюсь, выдержат полуоси.

СДЕЛАТЬ НАПОЛОВИНУ
Другой тип блокировок лишь частично исключает пробуксовку колес. Такими системами оборудуют многие «полноприводные» легковушки, кроссоверы и даже некоторые полноценные внедорожники. И в большинстве случаев этого хватает, ведь далеко не всем требуется экстрим. Частичные блокировки работают самостоятельно, не требуя участия человека, и этим удобны. И плюс к этому включаются они постепенно, в зависимости от разницы в скоростях вращения наращивая усилие и подтормаживая слишком быстро крутящуюся ось или вал. Соответственно, они дают меньшую по сравнению с полной блокировкой нагрузку на трансмиссию и обеспечивают ей больший ресурс.

Кулачковая блокировка
Эти варианты – наиболее внедорожные. Они почти всегда замкнуты, обеспечивая постоянную полную блокировку. И лишь в поворотах на небольшой скорости зубцы могут прощелкнуться относительно друг друга, разрешая одному из колес «забегать» вперед. Требуют прочной трансмиссии. Изначально предназначались для тракторов. Рекомендуются спортсменам – профессионалам.


Делятся частичные блокировки на два больших типа. Первый использует фрикционные диски, второй – косозубые шестерни. В первом случае устройство в зависимости от разницы в скорости вращения полуосей  увеличивает трение между фрикционными дисками. Усилие распределяется на обе оси, скорость  вращения колес выравнивается. Самый известный пример такой блокировки – виско-муфта, которая применяется вместо обычного дифференциала. Больших нагрузок она выдержать не способна. Поэтому виско-муфта подойдет разве что для городских автомобилей.

Более внедорожными можно считать те устройства, где торможение происходит напрямую дисками. Добиваются этого по-разному, но принцип един: при проскальзывании возрастает давление на диски, которые, в свою очередь, прижимаются к шестерне полуоси и корпусу дифференциала. Опять-таки повышенное трение и выравнивание усилий на колесах. Но когда диски уже не справляются с нагрузкой, пробуксовка все равно происходит. Вообще при общении с частичными блокировками надо избегать большой разницы во вращении колес. Иначе детали блокировки быстро изнашиваются, а ремонт их недешев.


Червячная (косозубая) блокировка
Быстро, но мягко срабатывающая блокировка. Более надежна по сравнению с дисковыми «коллегами». Лишена «задумчивости», имеет широкий диапазон блокирования, определяемый наклоном зубьев. Меньше, чем дисковые собратья, боится длительной пробуксовки, но злоупотреблять все равно не стоит. При обслуживании лучше применять масло для гипоидных передач. Подходит для умеренного бездорожья.


Те частичные блокировки, что используют косозубые шестерни (червячные), более надежны по сравнению с дисковыми. Здесь расчет идет на то, что при возрастании усилия в косозубой передаче шестерни стремятся сдвинуться вдоль своей оси. И как только у нас усилие на полуосях начинает разниться, в системе возникает напряжение, и косые зубья толкают шестерни к корпусу. Там они тормозятся, причем тем сильнее, чем больше разница в скорости вращения валов. Здесь степень блокировки зависит от угла наклона косых зубьев шестерен. Но пробуксовки все равно возможны. Для червячных блокировок (наиболее известны среди них Torsen («Торсен») и Quaife («Квайф»)) длительное проскальзывание шестерен по корпусу с большой скоростью на пользу не идет, поэтому пробуксовки надо сводить к минимуму. Большая степень блокировки, относительная дешевизна в ремонте, простота установки, надежность и «самостоятельность» делают именно такой тип наиболее привлекательным для владельцев внедорожников.

Сломанные зубья шестерен дифференциала – результат чрезмерной нагрузки. Такое, а также сломанные полуоси и срезанные шлицы кардана бывает, когда трансмиссия не соответствует типу выбранной блокировки.


ТРАКТОРНЫЙ ВАРИАНТ
Все описанные типы блокировок рассчитаны на применение как на бездорожье, так и на дорогах. Но есть еще один вариант, которому твердое покрытие противопоказано. Это зубчатые, или кулачковые, блокировки типа Detroit Locker («Детройт локер»). Нормальное их состояние – замкнутое. Размыкаются они только при поворотах на твердой поверхности. Являются наиболее внедорожными и изначально разрабатывались для сельскохозяйственной и военной техники, которая практически не выезжает на дороги с покрытием. Они очень надежны и поэтому популярны в среде спортсменов за рубежом. Требуют мощной трансмиссии, поскольку напряжение на ее детали бывает очень большим. На переднюю ось гражданских машин ставить не рекомендуется, либо хотя бы следует отключать ее при движении по дорогам. Потому что при попадании на скользкие участки возможна полная блокировка передней оси, что в повороте чревато сносом и аварийной ситуацией с полной потерей управляемости.  Применение на задней оси также требует особого внимания – на скользких поверхностях задняя ось будет стремиться к соскальзыванию в занос. Это приятно любителям по-раллийному «мести хвостом» в поворотах, а для среднего водителя чревато полетом в кювет или (не дай Бог) во встречный автомобиль…

Простейшая полная блокировка
Некоторые умельцы пытаются заблокировать дифференциал… сварив между собой или корпусом его шестерни. Фото, кстати, с сайта американских блогеров. В результате люди получают телегу, лишенную управляемости, склонную к частым поломкам трансмиссии и попросту опасную для жизни на более-менее твердых грунтах. А в болоте такое чудо будет попросту закапываться равномерно всеми колесами.


 Итак, что же делать, если хочется избавиться от пробуксовки? По степени блокирования устройства можно распределить так. Наименее «прочная», подходящая только для городских условий, – виско-муфта. Следом идут дисковые муфты различного типа. На них можно обратить внимание тем, кто выезжает за город, причем не всегда по дорогам. Для полноценного бездорожья можно порекомендовать червячные механизмы: Torsen и Quaife. Они обеспечивают довольно большую, хотя и не стопроцентную степень блокирования, но при этом дешевле полных блокировок и не требуют особого внимания.

Для экстремального бездорожья можно рекомендовать принудительные полные блокировки с любым типом привода.

Что же касается экзотических типов,  то их применение очень специфично. Они потребуют серьезного усиления  и переделки трансмиссии и вряд ли пригодятся рядовому пользователю. Если только вы не занимаетесь внедорожным спортом. Но это уже другая тема!

Все, что вы хотели узнать о дифференциалах, но боялись спросить…

по материалам журналов «4х4Club» (7-8`99) и «5 Колесо» (11`99)



Что такое дифференциал
Принудительная блокировка
Самоблокирующиеся дифференциалы
• Дисковая блокировка
• Вязкостная блокировка
• Винтовая блокировка
• Кулачковая блокировка
• Особенности управления
Межосевой дифференциал и его блокировки
• Подключаемый передний мост


Что такое дифференциал

Дифференциал — это устройство, распределяющее поток мощности от двигателя к другим элементам трансмиссии. В автомобиле с приводом на одну ось используется только один дифференциал, межколесный, в полноприводном их целых три — два межколесных и межосевой. 

Рассмотрим для примера классический дифференциал (в отличие от блокируемых, его называют «открытым» или «свободным»). Он устанавливается в картере главной передачи и получает крутящий момент от ее ведомой шестерни. В коробке дифференциала расположены конические шестерни-сателлиты. Они входят в зацепление с шестернями, закрепленными на полуосях, а те, в свою очередь, вращают ведущие колеса. При движении по ровной и прямой дороге угловые скорости колес одинаковы, и сателлиты не вращаются вокруг своей оси. Во время поворота или движения по неровностям, когда колеса правого и левого борта проходят разный путь, сателлиты начинают вращаться и перераспределять крутящий момент.


Главная передача заднего моста ВАЗ-2101:
1 – фланец карданного вала;
2 – сальник;
3 – маслоотражательное кольцо;
4 – передний подшипник ведущей шестерни;
5 – задний подшипник ведущей шестерни;
6 – регулировочное кольцо;
7 – опорное кольцо шестерни полуоси;
8 – шестерня полуоси;
9 – сателлит;
10 – палец сателлитов;
11 – ведомая шестерня главной передачи;
12 – коробка дифференциала;
13 – болт крепления стопора регулировочной гайки;
14 – стопор регулировочной гайки;
15 – подшипник коробки дифференциала;
16 – регулировочная гайка ведомой шестерни;
17 – болт крепления ведомой шестерни к фланцу коробки дифференциала;
18 – ведущая шестерня главной передачи;
19 – картер редуктора главной передачи;
20 – распорная втулка;
21 – шайба;
22 – гайка ведущей шестерни заднего моста.

Существует простая формула, отражающая связь между частотами вращения коробки дифференциала и полуосевых шестерен. Если через а1 и а2 обозначить частоты вращения полуосевых шестерен, а через а — частоту вращения коробки дифференциала, то: а = (а1+а2)/2. Формула показывает, что если одно из колес автомобиля неподвижно, то другое колесо вращается с удвоенной частотой. Если одно из двух ведущих колес попадает на скользкую поверхность дороги (мокрый асфальт, масляные пятна, лед), сопротивление его вращению резко падает, уменьшается и сцепление с дорогой, а значит, колесо не в состоянии иметь необходимую силу тяги. Такое колесо начнет быстрее вращаться и пробуксовывать. К другому ведущему колесу, имеющему достаточное сцепление с дорогой, будет подводиться такой же крутящий момент, как и к буксующему. Имея возможность образовать большую силу тяги, второе колесо не сможет этого сделать потому, что дифференциал передаст ему только половину крутящего момента от главной передачи. Если сопротивление движению автомобиля превысит силу тяги у небуксующего колеса, то машина не сможет двигаться. Частота вращения буксующего колеса резко возрастет, а второе колесо остановится. Возникнет буксование автомобиля. Попытка водителя повысить силу тяги на колесах за счет увеличения подачи топлива приведет только к увеличению частоты вращения одного из колес. В такой ситуации проявляется существенный недостаток обычного дифференциала, снижающего проходимость автомобиля как на скользких дорогах, так и на грунтах, оказывающих большое сопротивление качению колес (пeсок, снег, распутица). 

Принудительная блокировка

На автомобилях, предназначенных для движения по бездорожью, приходится устанавливать дифференциалы специальных конструкций. Блокировки Часто применяют дифференциалы с принудительной блокировкой. В них водитель с помощью специального привода (чаще всего пневматического) останавливает на время вращение сателлитов, и колeca автомобиля начинают вращаться с одинаковой скоростью. Следует учесть, что автомобиль с заблокированным дифференциалом на извилистой дороге расходует больше топлива и у него происходит интенсивный износ шин. Как только взаимный поворот колес на общей оси с заблокированным дифференциалом будет больше, чем это допускает упругая деформация шин, произойдет буксование колес, продолжающееся до тех пор, пока какое-либо колесо на неровности не оторвется от дороги. Это говорит о том, что водитель не должен забывать выключать блокировку дифференциала после преодоления тяжелого участка. В ряде конструкций предусмотрена его автоматическая разблокировка или ограничение возможности включения блокировки по скорости.

Самоблокирующиеся дифференциалы

Для упрощения процесса управления применяются так называемые самоблокирующиеся дифференциалы. В настоящее время, в основном, используют четыре вида блокировок: дисковая (фрикционная, повышенного трения, LSD), вязкостная (вискомуфты) и винтовая (червячная). В самых современных разработках используются электронные системы контроля проскальзывания колес, основанные на применении датчиков вращения и использовании штатных тормозов (как правило, эти системы совмещаются с антиблокировочными и противопробуксовочными).


Дисковая блокировка


Существуют две наиболее характерные конструкции дифференциалов с фрикционными муфтами. В первом применяют одну, во втором — две муфты. В первом случае фрикционная дисковая муфта 1 введена между одной из полуосей и коробкой дифференциала. Бронзовые диски установлены в шлицах гильзы 2, связанной с коробкой дифференциала, стальные диски сидят на шлицах полуоси 3. Диски прижимаются друг к другу пружинами 4. Когда оба колеса испытывают одинаковое сопротивление, весь дифференциал вращается как одно целое и трение в муфте 1 отсутствует.


Вторая конструкция представляет из себя дифференциал повышенного трения с двойными фрикционными муфтами, получивший широкое распространение на американских автомобилях. В этой конструкции крестовина заменена двумя отдельными, пересекающимися под прямым углом осями 5 сателлитов 6. Оси 5 имеют возможность перемещаться одна относительно другой как в осевом, так и в угловом направлении, для чего их концы имеют скосы соответственно А и Б, которыми они опираются на коробку 9 дифференциала. Кроме того, в дифференциал введены промежуточные чашки 7, так же как и полуосевые шестерни, надетые на шлицы полуосей. При невращающихся сателлитах усилие к полуосям передается как и в простом дифференциале. При вращении сателлитов последние будут сдвигать концевые скосы осей 5 так, что усилие на фрикционную муфту 8, передаваемое через чашку 7, будет увеличиваться для отстающей полуоси и уменьшаться для оси, вращающейся быстрее. При этом величина подтормаживающего момента не будет постоянной, как в дифференциале с одной дисковой муфтой, а будет пропорциональна моменту, передаваемому колесами. 

Для нормальной работы такого дифференциала требуется использование специального трансмиссионного масла для LSD или соответствующих присадок к обычному маслу. Кроме того, со временем возникает необходимость регулировки из-за износа дисков.


Вязкостная блокировка


Принцип ее действия такой же, как у дисковой. Гидравлическая муфта состоит из большого числа дисков с липкими рабочими поверхностями. Благодаря свойствам особой вязкой жидкости на силиконовой основе отвердевать при нагреве диски передают крутящий момент в зависимости от разности частот вращения входных и выходных валов. Нагрев происходит, когда одна полуось начинает вращаться быстрее другой. Характерной особенностью конструкции является то, что в случае длительного буксования колес блокирующая муфта с вязкой жидкостью работает вначале мягко, а затем происходит значительный рост эффективности блокировки. В затвердевшем силиконе диски получают жесткое зацепление и полуоси блокируются. Вискомуфты не требуют обслуживания и считаются весьма надежными, однако для их продолжительной работы необходимо сохранение полной герметичности устройства. 

Винтовая блокировка

Принцип ее действия таков: в обычном режиме винты (или червяки, как их называют из-за характерной формы) свободно обкатываются вокруг центральной шестерни. В случае изменения момента винты проскальзывают в крайнее положение и фиксируются в эксцентричных пазах. Когда момент выравнивается, винты возвращаются в исходное положение. Момент срабатывания винтовых блокировок определяется профилем винтов. Такие дифференциалы мало подвержены износу (срок службы сопоставим со сроком коробки или классического дифференциала), а масло используется обычное трансмиссионное.


Кулачковая блокировка


Такая блокировка срабатывает при возникновении разности в скоростях вращения колес. Рассмотрим пример реализации дифференциала от компании Tractech. В корпусе дифференциала между парами корончатых шестерен установлены поворотные кулачки. В обычных условиях они не участвуют в работе, но, как только одно их колес начинает пробуксовывать (т.е., вращаться существено быстрее другого), кулачки поворачиваются и пары шестерен входят в зацепление, обеспечивая тем самым полную блокировку. Блокировка выключается, когда буксующее колесо прекратит проскальзывание. Этот тип дифференциалов также довольно долговечен и не требует специальных масел.


Особенности управления


Управление автомобилем, оборудованным самоблокирующимся межколесным дифференциалом имеет некоторые особенности. В частности, автомобиль в повороте на скользком покрытии может обладать избыточной поворачиваемостью, при слишком интенсивном разгоне на смешанном покрытии возможен увод в сторону от предполагаемой траектории и т.д. Особенно это касается разработок, предлагаемых в качестве дополнительного оборудования третьими фирмами. Однако грамотное использование свойств таких дифференциалов позволяет уверенно перемещаться в сложных дорожных условиях, и существенно повышает проходимость вне дорог. 

 

Межосевой дифференциал и его блокировки


При отсутствии межосевого разделения мощности (межосевого дифференциала или отключающего механизма) необходимо отключить передний мост, чтобы стало возможно вращение передних и задних колес с разными угловыми скоростями. По условиям движения требуется, чтобы колеса как переднего и заднего мостов, так и колеса одного моста могли вращаться с разной частотой и проходить различные пути. Особенно характерно это для поворотов: передние колеса при повороте проходят большее расстояние, чем задние. На изменение пути колес влияют различные факторы: скольжение шин, их углы увода, давление воздуха, нагрузка на колеса, кинематика подвески. При этом очевидно, что соотношение между путями, проходимыми колесами переднего и заднего мостов, также меняется во время движения. Это обстоятельство исключает возможность применения разных передаточных чисел в главных передачах мостов для компенсации разности проходимых путей.


Колеса разных осей автомобиля, кинематически жестко связанные одно с другим, имеют при вращении одинаковые угловые скорости. На твердой поверхности дороги при движении автомобиля с приводом на все колеса (при отсутствии межосевого дифференциала) могут возникнуть условия, при которых колеса разных осей будут стараться двигаться с различными линейными скоростями, а жесткая мехаческая связь между ними станет преградой к достижению этого. При прямолинейном движении описанное явление может быть вызвано, например, разностью радиусов качения связанных между собой колес. Качение колес в этом случае должно сопровождаться относительным перемещением точек площадки контакта шины по поверхности дороги (со скольжением или буксованием). Подобное же возможно и при одинаковых радиусах качения, но при движении по дороге с неровной поверхностью или на повороте. Возникающее в этих условиях скольжение или 6yксовaние шин сопровождается увеличеным их износом, износом механизмов трансмиссии и непроизводительной затратой энергии двигателя на движение автомобиля. Для того чтобы колеса катились без вредных сопровождающих явлений в трансмиссии, кроме дифференциалов межколесных устанавливают дифференциалы межосевые.

Однако, в условиях внедорожного движения автомобиль может лишиться подвижности в тот момент, когда колеса одного из мостов потеряют сцепление с дорогой и начнут буксовать. В такой ситуации дифференциал обычного типа будет не в состоянии передать требуемую для движения величину крутящего момента задним колесам, опирающимся на твердый грунт. Для избежания этого на внедорожниках устанавливают межосевые дифференциалы с принудительной блокировкой. Примером подобного конструктивного решения может служить «Нива» ВА3-2121, оснащенная раздаточной коробкой с принудительно блокируемым межосевым дифференциалом. 

Блокировкой пользуется водитель автомобиля для преодоления труднопроходимого участка дороги. При возвращении на шоссе межосевой дифференциал необходимо разблокировать. В современных конструкциях, кроме механического, применяются и другие приводы (пневматический, гидравлический, электрический), при этом сам процесс включения сводится к простому нажатию кнопки на панели. 

Следующим шагом стало появление самоблокирующихся межосевых дифференциалов. Принципы их работы сходны с межколесными, но условия и задачи несколько другие. Так, при поворотах машины забегающим относительно корпуса дифференциала всегда будет вал, передающий момент на управляемую ось, что определяется кинематикой поворота машины с колесной формулой 4х4. Исходя из этого, при забегании приводного вала управляемого моста коэффициент блокировки желательно иметь невысоким, а при забегании (буксовании) неуправляемого моста — несколько большим. Такой дифференциал называют самоблокирующимся с несимметричными блокирующими свойствами.

В настоящее время на легковых внедорожниках широко используются межосевые дифференциалы с автоматической блокировкой с помощью гидравлической муфты с вязкой жидкостью. Они обеспечивают оптимальную силу тяги во всех условиях движения, в связи с чем отпадает необходимость в принудительной блокировке. Есть у них и другие преимущества. Этот узел предохраняет трансмиссию от перегрузки, которая может возникнуть, например, при внезапном ударе колеса.Дифференциал, автоматически блокирующийся гидравлической муфтой с вязкой жидкостью, чутко реагирует на состояние дорожной поверхности и обеспечивает более равномерную скорость автомобиля, а также уменьшает вероятность его застревания. При торможении межосевой дифференциал такого типа предотвращает блокировку колеса одного моста относительно колеса другого, приводящую к потере устойчивости. К тому же перераспределение избыточной тормозной силы с одной пары колес на другую значительно сокращает тормозной путь и сохраняет полный контроль над машиной.

Рассмотрим, как работает автоматически блокируемый межосевой дифференциал фирмы GKN с гидравлической муфтой. Изменение момента трения в ней рассчитано так, чтобы при маневрировании на поверхности с хорошими сцепными свойствами ( асфальт, бетон и т.д.) имелся малый момент трения между выходными валами. С ростом разности частот их вращения трение между звеньями муфты значительно возрастает. Блокировка с помощью муфты с вязкой жидкостью происходит точно в соответствии с распределением крутящего момента в межосевом дифференциале.

Испытания подтвердили, что распределение моментов между передними и задними колесами обеспечивает почти нейтральную поворачиваемость автомобиля. По легкости вождения и безопасности полноприводные автомобили с таким приводом превосходят даже переднеприводные легковые автомобили. Однако, при всех достоинствах такого рода блокировки, необходимо отметить, что фактическое включение блокировки после начала пробуксовки колес, характерное для вискомуфты, существенно снижает шансы на успешное преодоление серьезных внедорожных препятствий в виде слабого грунта, грязи или снега, поскольку буксующее колесо способно быстро зарываться. В результате возможностей автомобиля даже с заблокированным межосевым дифференциалом может оказаться недостаточно для самостоятельного выезда. 


Подключаемый передний мост


Очень многие производители внедорожников используют схему с подключаемым передним мостом (так называемый part time 4WD). В этом случае межосевой дифференциал, как правило, отсутствует, и в режиме полного привода между мостами устанавливается жесткая кинематическая связь. Производители рекомендуют подключать передний мост только в сложных дорожных условиях, когда колеса склонны к пробуксовке. Продолжительное движение в таком режиме по дорогам с твердой поверхностью вызывает повышенный износ шин и трансмиссии (в частности, в раздатках с цепной передачей перегружается цепь), повышенный расход топлива, а также ухудшает управляемость на высоких скоростях. Для избежания этих отрицательных последствий многие контрукции предусматривают не только отключение переднего моста, но и отсоединение передних колес от полуосей. Для этого применяются колесные хабы (муфты свободного хода), которые могут быть автоматическими и ручными, рассоединение полуосей при помощи электрического или пневматического привода и т.д.

Самоблокирующийся дифференциал на автомобиле Formula Student

Иван Симионато 1013650 — [email protected] — инженер-механик
Джузеппе Соттана 1012757 — [email protected] — ​​Диплом в области машиностроения

ВВЕДЕНИЕ

Рис.1: MG06 / 11 на мероприятии FSG 2011, Хоккенхаймринг, Германия

Целью этого проекта является моделирование преимуществ и недостатков применения самоблокирующегося дифференциала в системе трансмиссии студенческого автомобиля Формулы Падуи сезона 2011 года MG06 / 11.

Formula Student — это студенческое инженерное соревнование, в котором студенческие команды со всего мира проектируют, строят, тестируют и участвуют в гонках на небольшом гоночном автомобиле в стиле формулы. Автомобили оцениваются отраслевыми специалистами по ряду критериев в различных типологиях событий:

  • Статические события: дизайн (150 баллов), анализ затрат (100 баллов), оценка презентации проекта бизнес-плана (75 баллов), технический осмотр и проверка безопасности, проверка наклона, проверка тормозов и проверка шума;
  • динамических событий, а именно: занос (50 баллов), спринт на 1 км (150 баллов), ускорение на 75 м (75 баллов) и выносливость на 22 км (300 баллов) с относительной оценкой экономии топлива (100 баллов).

Цепи для динамических мероприятий узкие, извилистые и не такие быстрые, чтобы сохранить безопасность студентов. В этих ситуациях трансмиссия предназначена для оптимизации тяги автомобиля, чтобы как можно быстрее выходить из поворотов, а также для повышения управляемости и управляемости автомобиля, чтобы помочь водителю во время гонки. По этой причине логично использовать самоблокирующийся дифференциал, который быстро реагирует на команды водителя и передает максимальный крутящий момент от двигателя на асфальт.

ЗАДАЧИ

В этом анализе в трансмиссии использовался самоблокирующийся дифференциал с многодисковыми муфтами производства Drexler® Motorsport GmbH, который можно увидеть на рисунке ниже:

Рис.2: Дифференциал повышенного трения Drexler® Formula Student V2 2010

В этом анализе мы хотели сравнить характеристики, которые можно получить от самовидящегося дифференциала, с характеристиками, которые можно получить от обычного дифференциала.

В одном автомобиле использовались два разных решения с идентичной и реальной кинематографической конфигурацией подвески. Чтобы сравнить два разных решения, мы предоставили две разные трассы с двумя другими асфальтовыми покрытиями, чтобы создать разные условия сцепления.

Две дорожки:

    ,
  • — кривая с постоянным радиусом 10 м, чтобы подчеркнуть максимальное поперечное ускорение в условиях максимального крутящего момента, создаваемого двигателем;
  • a прямо для оценки максимального продольного ускорения и моделирования реального динамического события в Формуле SAE, называемого «ускорением».

Два разных состояния асфальта:

  • сухой, чтобы обеспечить максимальное сцепление между гусеницей и шинами, чтобы передать на землю весь крутящий момент, создаваемый двигателем;
  • промерзание или замерзание, чтобы обеспечить минимальное сцепление между гусеницей и шиной и подчеркнуть максимальное отношение крутящего момента между двумя полуосями.

Необходимость Блокировка дифференциала

Конструкция обычных дифференциалов имеет два важных преимущества:

  • скорости вращения ведущих колес могут быть отрегулированы независимо друг от друга, относительно друг друга в соответствии с разными расстояниями, пройденными левым и правым колесами и
  • крутящий момент — это симметрично распределенный на оба ведущих колеса, без какого-либо момента рыскания.

Однако эти два преимущества компенсируются серьезным недостатком. Когда потенциал трения двух ведущих колес различен, движущие силы, передаваемые на поверхность дороги для обоих ведущих колес, зависят от меньшего потенциала трения двух ведущих колес. В данном случае это сравнение относится к внутренней компенсации колеса в ведущей оси. Это означает, например, что колесо, стоящее

  • на льду (или мокром / маслянистом асфальте) будет вращаться, а другое колесо, стоящее на асфальте, не может передать больший крутящий момент, чем то, которое вращается.Поэтому автомобиль не может двинуться с места.

Чтобы преодолеть этот недостаток обычных дифференциальных передач, в критических условиях движения необходимо заблокировать компенсирующее действие. Это может быть выполнено:

    ,
  • с использованием самоблокирующихся дифференциалов , также известных как дифференциалы повышенного трения или блокировки. Это дифференциалы с преднамеренно жестким и ограниченным компенсирующим действием. Это позволяет им передавать крутящий момент на одно колесо, даже когда другое колесо вращается из-за плохого сцепления с дорогой.Это означает потерю преимущества передачи мощности без рыскания. Свободная адаптация обеих скоростей колес к разным расстояниям, пройденным двумя гусеницами, ограничена. Полуоси подвергаются большему напряжению из-за перераспределения крутящего момента. Блокирующие дифференциалы делятся на регулируемые по нагрузке или крутящему моменту и регулируемые по скорости или скольжению.

В частности, коммерческие решения включают:

  • Самоблокирующиеся дифференциалы, зависящие от нагрузки, с многодисковой муфтой,
  • зависимые от нагрузки самоблокирующиеся дифференциалы с червячной передачей (Torsen®),
  • Самоблокирующийся дифференциал с гидравлической муфтой, зависимый от скольжения,
  • дифференциалы с электронным (автоматическим) блокировкой и многодисковыми муфтами под давлением,
  • кулачковые самоблокирующиеся дифференциалы.

В данном анализе трансмиссия использует самоблокирующийся дифференциал с многодисковыми муфтами производства Drexler® Motorsport GmbH. Мы видим его в разобранном виде, на котором мы можем видеть шестерни и сцепления.

[1] дифференциал; [2] дифференциальный вал; [3] нажимные кольца; [4] внешние пластины; [5] внутренние пластины; [6] осевые конические шестерни; [7] пластинчатые пружины; [8] выемки.

Рис.3: Блокировка дифференциала с помощью многодисковых муфт с предварительным натягом, Lok-O-Matic. Верхняя полусекция: дифференциал без предварительного натяга.Нижняя полусекция: дифференциал с предварительным натягом (автомобильная трансмиссия — Naunheimer, Bertsche, Ryborz, Novak)

Эффект блокировки самоблокирующегося дифференциала с многодисковой муфтой основан на зависящем от крутящего момента внутреннем трении, создаваемом двумя многодисковыми муфтами, симметрично установленными в кожухе дифференциала. Самоблокирующееся действие является результатом комбинации зависимости нагрузки и нагрузки пружины многодисковых муфт. Эффект блокировки в зависимости от нагрузки (Рис. 3, вверху) зависит от входного крутящего момента T 1, приложенного к клетке дифференциала [ 1 ] , передаваемого через вал дифференциала [ 2 ] на два нажимные кольца [ 3 ] в клетке дифференциала [ 1 ] , которые заблокированы на кручение, но скользят в осевом направлении.Под нагрузкой блокирующие усилия автоматически возникают на поверхностях призматических выемок [ 8 ] в прижимных кольцах (см. Деталь на рис. 3), сжимая диски сцепления вместе. Наружные пластины [ 4 ] скручены с клеткой дифференциала [ 1 ], а внутренние пластины [ 5 ] скручены с коническими шестернями оси [ 6 ].

Таким образом, фрикционный контакт между пластинами противодействует разным скоростям приводного вала (например, при вращении колеса) с точно определенной силой.Этот эффект увеличивается с увеличением входного крутящего момента. Поскольку силы блокировки пропорциональны передаваемому крутящему моменту, эффект блокировки адаптируется к изменяющемуся крутящему моменту двигателя и увеличению крутящего момента на различных передачах, но величина блокировки — нет.

Пластинчатые пружины [ 7 ], которые могут быть установлены для предварительного натяжения многодисковой муфты, создают постоянный начальный эффект блокировки, который не зависит от передаваемого крутящего момента, но иногда издает заметный скрип. Это делает систему способной к блокировке даже на крайне неблагоприятных поверхностях, например, одно колесо на льду.Тем не менее, недостатком является то, что дифференциал этого типа всегда имеет основной момент блокировки. Это может быть нежелательно при парковке и на поворотах без пробуксовки.

В модели, принятой для анализа поведения автомобиля, отсутствует тарельчатая пружина [ 7 ], потому что колея более узкая, извилистая и не такая быстрая. Наличие постоянного эффекта блокировки (который не зависит от передаваемого крутящего момента) придает автомобилю чрезмерную управляемость (отсутствие оптимальных условий).По этой причине пластинчатая пружина была удалена и заменена простой металлической шайбой, которая имеет ту же толщину, что и нагруженная пластинчатая пружина.

Еще один недостаток, который следует иметь в виду, заключается в том, что во время процесса самоблокировки или компенсации геометрия зубьев конических зубчатых колес изменяется неблагоприятно, поскольку фрикционные муфты, которые должны применяться, не должны иметь зазора.

МОДЕЛИРОВАНИЕ

МОДЕЛИРОВАНИЕ ДИФФЕРЕНЦИАЛА

Рис.4: Деталировка дифференциала

У нас уже были файлы CAD и массовые характеристики всех деталей дифференциала, предоставленные непосредственно производителем.

Сборка в основном соответствует осевому расположению, поэтому было довольно просто разместить все трения и шестерни вдоль корпуса дифференциала, используя в основном шарнирные соединения с требуемой степенью свободы, отключенной в шарнире. На внешнем трении мы также заблокировали вращение относительно корпуса дифференциала, чтобы обеспечить твердое вращение этих частей, и разблокировать это вращение за счет внутреннего трения, чтобы они могли вращаться свободно.Та же стратегия была использована для соединения вращения боковых конических шестерен с внутренним трением, оставляя свободным осевое движение

Рис.5: С-образная структура, используемая для соединения шестерен

У нас есть 2 боковые конические шестерни и 4 конические шестерни. На модели мы использовали только 1 коническую шестерню, потому что на реальном дифференциале их четыре, просто из соображений симметрии и распределения нагрузки, а не для

Ashcroft Transmissions

Ящик Эшкрофта

Дифференциал блокировки воздуха Ashcroft

Концепт

Есть много типов шкафчиков, доступных для автомобилей Landrover, но у всех, похоже, есть слабое место или ахиллесова пята, поэтому мы решили спроектировать шкафчик из чистого холста, чтобы он был экономически эффективным, прочным и без недостатков других конструкций.

Дизайн

Нам нужен был шкафчик с возможностью выбора, который поместился бы в корпус дифференциала ровера с минимальными монтажными работами, то есть без модификаций картера оси. Мы рассмотрели электрическую и пневматическую активацию и решили, что пневматика предпочтительнее из-за надежности и простоты. Одним из ключевых требований к нашей конструкции было отсутствие утечек воздуха, поскольку это одна из основных проблем с другими шкафчиками с пневматическим приводом.Чтобы добиться этого, мы выбрали статический поршень, а не вращающееся уплотнение, используемое в других воздушных шкафчиках, которые были подвержены утечкам. Мы также хотели убедиться, что у нас есть полные 6 мм зацепления при блокировке, так как у других шкафчиков для воздуха всего 2,5 мм, и они склонны выскользнуть из замка при загрузке.

Окончательный дизайн остановился на центре дифференциала с 4 контактами; одна из шестерен со стороны дифференциала имеет внешнее кольцо с собачьими зубьями вокруг нее, с которыми блокирующая втулка входит в зацепление при блокировке, таким образом блокирующая втулка находится на стороне ведущего колеса, блокирующая втулка удерживается 4 штифтами, которые проходят через центр дифференциала сторона колеса без короны.Вне различий в центре 4 булавки молоток, чтобы упорное кольцо стало, эта сборка образует прочную всю стальную клетку «», а не из пластика, как и других конструкции, которые были склонны к неудаче.

На стороне без ведомой шестерни внутри концевого журнала колпачка представляет собой цилиндр, в котором сидит бронзовый поршень, поршень имеет канавку вокруг внутренних и наружных диаметров, которые кольцо O сидят. После того, как поршень установлен стопорное кольцо крепится вокруг конец цилиндра, чтобы остановить выход поршня, воздух подается в цилиндр через медную трубу к компрессионному фитингу 90 градусов, который соответствует внешнему диаметру цилиндра.Когда воздух подается поршень движется вдоль цилиндра до тех пор, пока не достигнет стопорного кольца, он не вращается в цилиндре, цилиндр является статическим и сидит на бронзовой втулке на стороне дифференциала центра. Внутри журнала подшипника на стороне цилиндра является бронзовым Упорное кольцо для удержания цилиндра. Запорный язычок прикреплен к одному из болтов торцевой крышки цапфы и находится в вырезе в цилиндре, чтобы остановить его вращение.

Медная труба для подачи воздуха проходит со стороны цилиндра через корпус дифференциала, она не должна проходить над коронным колесом.

Шкафчики собраны в наших помещениях и снабжены переключателем (передняя и задняя панели), соленоидом, воздушной линией и всей необходимой арматурой, за исключением воздушного компрессора.

Мы использовали 6-миллиметровый пневматический фитинг с защелкой для шкафчика, так как мы обнаружили, что другие воздушные шкафчики с резьбовым фитингом и шлангами могут порвать трубу или сломать фитинг, если воздуховод зацепится за ответвление и т.д. фитинги с защелкой, которые по-прежнему будут заедать, но их просто вытаскивают, поэтому вам просто нужно нажать обратно, чтобы исправить, вместо того, чтобы заменять шланги и т.

Эксплуатация

Когда подается воздух, статический кольцевой поршень перемещается поперек и толкает вращающуюся упорную втулку, которая перемещает 4 штифта и перемещает стопорную втулку по зубцам боковой шестерни, чтобы заблокировать дифференциал, дифференциал разблокируется, когда давление воздуха сбрасывается, и 4 возвращается. пружины прижимают фиксирующий воротник из зацепления с полуосевой шестерней.

Материалы

В то время как мы хотим, чтобы блок, чтобы быть экономически эффективными, сила имеет первостепенное значение, все стальные части повернуты от заготовочной Великобритании SPEC EN24T, зубчатые колеса 8620, захватывая воротник 300M.

Основные характеристики:

Полный 6мм запирающего воротник

на взаимодействие

Статический кольцевой поршень, сводящий к минимуму риск утечки воздуха

Поршень большого диаметра дает на 55% больше удерживающей силы по сравнению с конкурентами

Материалы с высокими техническими характеристиками по всему

По конкурентоспособной цене

Гарантия 2 года

Шкафчик Ashcroft Locker был протестирован на двух автомобилях для соревнований, прежде чем поступить в открытую продажу с без отказов и следующими результатами: —

Мамби Сентябрь 2010 1-й

Собака Баскервилей Ноябрь 2010 г. 1-й

Вызов Санты Декабрь 2010 1-й

Muddy Truckers, март 2011 г., , 1-й, ,

Хорватия Трофи Май 2011 1-й

Транспортные средства, которыми управляют Джим Марсден, Gigglepin 4 x 4 и Стив Гиттенс ~ спасибо им за тестирование нашего шкафчика.

АШ-АЛ-01

Подшипник скольжения, LR Деталь № RTC 3095. Обратите внимание, одна пара подшипников входит в комплект поставки шкафчика. Q…

ЯСЕНЬ-АЛ-11

Основной корпус Винты, крышка M8 x 25 с низкой головкой Кол-во 1 (8 требуется на шкафчик) СТОИМОСТЬ ДОСТАВКИ Чтобы…

ЯСЕНЬ-АЛ-14

Боковая передача, без блокировки Кол-во 1 СТОИМОСТЬ ДОСТАВКИ Чтобы рассчитать стоимость доставки, вы…

ЯСЕНЬ-АЛ-16

Боковая передача, блокировка Кол-во 1 СТОИМОСТЬ ДОСТАВКИ Для расчета стоимости доставки вам потребуется p…

ЯСЕНЬ-АЛ-24

Винты со стопорным кольцом, M5 x 16 C / утопленные блоки BZP Кол-во 1 (Требуется 14 на шкафчик) СТОИМОСТЬ ДОСТАВКИ В порядке…

ЯСЕНЬ-АЛ-27

Медная труба 4 мм, длина 350 мм Кол-во 1 СТОИМОСТЬ ДОСТАВКИ Для расчета стоимости доставки вам потребуется…

Unsolved — Автоматическая блокировка дифференциала

Привет,

Мне немного надоели варианты LSD, так как они примерно так же плохи, как открытый дифференциал, если вы не нажмете на тормоз и газ одновременно.

Я хотел сделать реальный дифференциал с автоматической блокировкой / блокировкой крутящего момента для серии D, поэтому я экспериментировал с гоночным ограниченным скольжением, но обнаружил, что он не блокируется задним ходом. Может быть, если бы я установил скорость блокировки по инерции на 100, но тогда это не был бы автоматический шкафчик (если только скорость блокировки по инерции не относится к береговой стороне кольца и шестерни, а не к фактическому выбегу ??)

Там есть пара параметров для заблокированных дифференциалов, и мне было интересно, можно ли их использовать для моделирования блокировки крутящего момента.

Нажмите, чтобы развернуть …

open diff более эффективен, чем некоторые думают, а lsd даже сильнее, когда крутится. когда на трех (или даже на двух!) колесах в кроссстреке моей мамы, машина автоматически задействует тормоза, чтобы добавить больше силы сопротивления колесам в воздухе, что, в свою очередь, заставляет дифференциал передавать мощность на заземленные колеса. mcclaren использует аналогичный метод управления поворотами на своих суперкарах, хотя и немного более изощренный.

, скорость блокировки выбегом — это скорее просто выключенная дроссельная заслонка, чем заданная.Пример: если вы испытываете сильную избыточную поворачиваемость при отрыве, вы можете немного открыть блокировку наката.

автоматический запирающийся шкафчик, вероятно, возможен с некоторым кодированием lua, он просто обнаружит две скорости колеса (RL и RR) и заблокирует 100%, когда они на определенный процент отличаются друг от друга. если у вас есть опыт работы с lua, это должна быть довольно простая задача.
также, взгляните на использование вязкого lsd. Я действительно привык видеть его как центральный дифференциал на настройках полного привода, но он должен оставаться открытым до тех пор, пока не будет достигнута определенная разница в скорости, после чего он начнет блокироваться пропорционально разнице скоростей в соответствии с параметрами, которые вы установили .может быть какой-то способ открыть его на 100%, пока он не начнет ограничивать разницу скольжения, затем относительно внезапно заблокировать до 100% и оставаться таким, пока он больше не понадобится.

Кажется, довольно скоро в игру появятся несколько довольно интересных магических вещей lsd с электронным управлением, в том числе какой-то дифференциал в стиле халдекса. вероятно, есть способ манипулировать ими, когда они будут выпущены.

Типы дифференциалов

и сравнение фиксаторов мостов

Сравнение блокировок дифференциала

Современные автомобильные дифференциалы доступны во многих различных стилях, от стандартных открытых дифференциалов до моделей с ограниченным скольжением, до выбираемых и автоматических шкафчиков и фиксированных золотников, у которых вообще нет функции дифференциала.В этой статье мы подробно рассмотрим самые популярные дифференциалы послепродажного обслуживания, доступные сегодня, чтобы вы могли выбрать наиболее подходящий для своей области применения.

НОВИНКА! — Сравнение дифференциальных шкафов — Перейти к видео!


НОВИНКА! — Нужна помощь с дифференциалами и шкафчиками? Ознакомьтесь с новым разделом комментариев ниже!



Что такое дифференциал?

При повороте автомобиля внешнее колесо вращается быстрее, чем внутреннее колесо, поскольку оно преодолевает большее расстояние.Дифференциал позволяет передавать мощность на оба колеса, позволяя им вращаться с разной скоростью.

Для более глубокого понимания, обязательно посмотрите это классическое видео о том, как работает дифференциал.



Что делает блокиратор дифференциала?

Стандартный «открытый» дифференциал отлично работает, когда обе шины находятся на поверхности с высоким сцеплением, однако, если одна шина теряет сцепление (на льду или поднимается в воздухе), вся мощность, приложенная к оси, будет забираться путь наименьшего сопротивления и вращать только эту свободную шину.Чтобы предотвратить передачу мощности на колесо с малым сцеплением или без него, необходим блокирующий механизм, чтобы передать эту мощность на шину с большим сцеплением, чтобы транспортное средство могло продолжать движение вперед. Дифференциал с таким механизмом блокировки называется блокировкой дифференциала или просто «шкафчиком».

[Видео: Внутри открытого дифференциала]



Эта статья о дифференциальном сравнении © Copyright Crawlpedia.com — Не перепечатывайте и не перепечатывайте без письменного разрешения.


Типы блокировщиков дифференциала

Блокировка дифференциалов имеет различные формы и функции, начиная от небольшого ограниченного скольжения, используемого во многих OEM-приложениях, и заканчивая катушкой, предназначенной только для гонок, которая постоянно блокирует колеса вместе и не имеет функции дифференцирования. Несмотря на то, что за прошедшие годы появилось много уникальных конструкций дифференциалов, наиболее популярными блокируемыми дифференциалами, используемыми сегодня, являются следующие:





НОВИНКА! — Нужна помощь с дифференциалами и шкафчиками? Ознакомьтесь с новым разделом комментариев ниже!

Дифференциал повышенного трения

Дифференциалы повышенного трения, также известные как дифференциалы Posi или Trac-Lock, используют муфты и пружины для увеличения трения шестерен дифференциала и предотвращения их вращения на разных скоростях.В случае, если одно колесо полностью теряет сцепление с дорогой, мощность все равно будет передаваться через сцепления на другую шину до порога фрикционных дисков. Агрессивно настроенный дифференциал ограниченного трения заставит две шины вращаться вместе, в то время как слегка настроенный дифференциал ограниченного трения будет передавать только минимальную мощность. Ключом к хорошо работающему дифференциалу повышенного трения является выбор правильных фрикционных дисков, нагрузки пружины, трансмиссионного масла и модификаторов трения для конкретного применения.

Самая большая проблема с дифференциалами повышенного трения заключается в том, что каждый раз, когда автомобиль поворачивает и шины вынуждены вращаться с разной скоростью, сцепления трутся друг о друга и вызывают износ.Как и в механической коробке передач, муфты со временем изнашиваются и становятся все менее и менее эффективными, пока в конечном итоге не перестанут приносить пользу. Хотя большинство дифференциалов повышенного трения можно восстановить, трудно оправдать затраты, зная, что он будет изнашиваться снова и снова, в то время как дифференциал Torsen справляется со своей работой лучше, и вся конструкция шестерни никогда не нуждается в обслуживании.

После износа ограниченного трения мы настоятельно рекомендуем установить дифференциал Torsen или Eaton TrueTrac.

[Видео: внутри дифференциала повышенного трения]



Эта статья о дифференциальном сравнении © Copyright Crawlpedia.com — Не перепечатывайте и не перепечатывайте без письменного разрешения.


Дифференциалы Torsen

Дифференциалы в стиле

Toresn, включая Eaton TrueTrac, работают по простому принципу червячной передачи: червячная передача может вращать прямозубую шестерню, а прямозубая шестерня не может вращать червячную передачу.Хотя это может быть сложно визуализировать, в дифференциале Torsen мощность подается на прямозубые шестерни, прикрепленные к водилу дифференциала, которые затем вращают червячную шестерню на каждой оси. Когда автомобиль поворачивается, полуоси будут вращаться с разной скоростью (фактически вращаясь друг напротив друга), что заставляет червячные шестерни на валах вращать прямозубые шестерни на водиле. Прямозубые шестерни соединены с другим набором боковых шестерен, которые блокируют их вместе с соотношением 1: 1, что ограничивает разницу в скорости между двумя шинами.Поскольку это соотношение зафиксировано, даже если одна шина вращается на льду, другая шина будет вынуждена повернуться и двинуть автомобиль вперед.

Текущие версии Torsen, такие как TrueTrac, отказались от прямозубых и червячных передач в пользу червячных колес, которые обеспечивают более плавную работу. Эта новая конструкция позволяет обеим шестерням поворачивать друг друга, как в открытом дифференциале, однако угол зубьев шестерен был специально настроен таким образом, чтобы трение скольжения между ними действовало как механизм блокировки.Любое движение, выходящее за рамки обычных условий движения, заставляет дифференциал «блокироваться» и передавать мощность на оба колеса, сохраняя при этом передаточное отношение дифференциала 1: 1.

Доступные сегодня дифференциалы типа

Torsen не требуют каких-либо модификаторов трения или присадок, поскольку их внутренние шестерни разработаны для использования с обычным трансмиссионным маслом. Использование синтетической смеси или полностью синтетического трансмиссионного масла не повредит дифференциал, но немного снизит коэффициент смещения крутящего момента.

В ситуациях с нулевым сцеплением с дорогой, когда шина находится в воздухе, дифференциал Torsen не сможет самостоятельно передавать мощность на шину на земле из-за отсутствия дифференцирующей силы. Быстрое решение этой проблемы — слегка нажать на тормоз, чтобы обеспечить сопротивление свободному колесу, а затем подать газ для блокировки механизма Torsen. (Эта процедура называется модуляцией тормоз-дроссель и преподается военными США всем водителям Хамви.)

Дифференциалы

Torsen зависят от направления, поэтому для переднего моста и обратного вращения требуются блоки обратного вращения.

[Видео: внутри дифференциала Torsen]


Детройт Локеры

Detroit Lockers, иногда называемые безредукторными дифференциалами, используются с начала 1940-х годов и зарекомендовали себя как чрезвычайно надежные и эффективные во всем, от скалолазания до дрэг-рейсинга. В отличие от большинства блокируемых дифференциалов, которые открыты и используют систему блокировки для блокировки осей, шкафчик Detroit находится в заблокированном положении и разблокируется только временно, когда к нему прилагается достаточно большая дифференцирующая сила.Шкафчик чрезвычайно прост и состоит всего из 3-х трещоточных шестерен (одна прикреплена к водилу и одна на каждой оси), которые прижимаются друг к другу парой тяжелых пружин. Когда к шестерням прилагается большая дифференцирующая сила, это заставляет одну из боковых шестерен двигаться вверх и через зубья несущей шестерни, которая отсоединяет эту ось от дифференциала на разделительный момент.

Благодаря своей конструкции шкафчик Detroit идеально подходит для бега по пересеченной местности, скалолазания, гонок по бездорожью, дрэг-рейсинга и тяжелого коммерческого оборудования.К сожалению, в дизайне есть несколько причуд, которые не делают его отличным выбором для уличных транспортных средств. Во-первых, зазор между зубьями на шестернях допускает некоторую слабину движения, поэтому каждый раз, когда вы нажимаете или отпускаете дроссель, он будет отставать и немного дергаться. Кроме того, поскольку блоку требуется довольно много дифференцирующей силы для отключения, вождение в условиях низкого сцепления, таких как дождь или снег, может немного нервировать, потому что Detroit Locker имеет тенденцию неожиданно заедать или открываться. Наконец, каждый раз, когда автомобиль поворачивается и зубья боковых шестерен перекрывают друг друга, устройство издает громкий щелчок или хруст, который раздражает в городе и за его пределами.

Шкафчики

Detroit доступны в виде полных несущих дифференциалов, а также в виде небольших блоков, называемых «шкафчиками для обеденных ящиков», которые заменяют только крестовины в открытом корпусе дифференциала. Шкафчики для ланчбоксов в стиле детройт предлагаются различными производителями и очень популярны, потому что они доступны по цене, эффективны и не требуют снятия дифференциала с транспортного средства для их установки.

Дифференциалы

Detroit Locker не рекомендуется использовать для управляемых осей, если ступицы не могут быть отключены для использования на поверхностях с высоким сцеплением.

Следующие шкафчики также основаны на том же принципе, что и Детройтский шкафчик:

[Видео: Внутри раздевалки Детройта]





Шкафчики с возможностью выбора (воздушные)

ARB Air Locker и Yukon Zip Lockers используют сжатый воздух для преобразования открытого дифференциала в полностью заблокированную катушку. Сжатый воздух из воздушного компрессора, воздушного резервуара или резервуара с CO2 проходит через воздуховод к электрическому соленоидному клапану, который открывается, позволяя воздуху поступать в воздушный шкафчик при нажатии переключателя.В дифференциале воздуховод питает кольцо, которое прилегает к подшипникам и имеет 2 уплотнительных кольца, между которыми воздух проходит через небольшое отверстие в шейке подшипника. Внутри рундука сжатый воздух проталкивает стопорную шайбу на одну из боковых шестерен дифференциала, чтобы зафиксировать ее на водиле. Как только внутренние крестовины заблокированы, дифференциал превращается в катушку, и обе шины вращаются вместе. Как только давление воздуха будет сброшено, внутренние пружины вернут зацепляющуюся втулку в исходное положение, и замок снова откроется и снова откроет дифференциал.

ARB Air Locker — самые популярные выбираемые шкафчики на рынке сегодня, потому что они существуют с конца 1970-х годов и предлагают шкафчики для гораздо большего числа применений, чем любой другой блокируемый дифференциал. Тем не менее, у дизайна есть свои проблемы. Система блокировки слишком сложна, поскольку для ее открытия требуется электрический выключатель, чтобы открыть электрический соленоид и запустить воздушный компрессор для подачи воздуха в дифференциал и механической блокировки крестовин.Есть также много вещей, которые могут легко выйти из строя или выйти из строя, начиная от утечек воздуховодов и заканчивая поврежденными уплотнительными кольцами и неисправными электрическими соединениями или даже перегоревшим предохранителем. В конечном итоге, когда воздушный шкафчик работает и установлен правильно, он работает очень хорошо.

[Видео: внутри воздушного ящика ARB]



Съемные шкафчики (электрические)

Электрические шкафчики, или, как их чаще называют, электронные шкафчики, используют электрический ток, чтобы задействовать механизм блокировки в держателе, чтобы преобразовать открытый дифференциал в золотник.Говоря более конкретно, электрический ток возбуждает электромагнит, который оказывает давление на серию кулачков шарикоподшипника, которые используют вращающую силу дифференциала для блокировки одной из боковых шестерен с водилом дифференциала. Когда ток отключается, пружины возвращают шарикоподшипники в исходное положение, и рундук снова превращается в открытый дифференциал. Электронные шкафчики — это самый простой в установке тип шкафчиков, которые можно выбрать, потому что от переключателя на приборной панели до дифференциала нужно провести только один небольшой провод.

Eaton E-Locker — единственный доступный сегодня на вторичном рынке электрический шкафчик. Хотя многие современные грузовики, джипы и внедорожники предлагают дополнительные электронные шкафчики с завода, они часто закупаются у зарубежных производителей и изготавливаются по гораздо более низким стандартам.

Одним из недостатков конструкции кулачка с шарикоподшипником является то, что он имеет тенденцию застревать в заблокированном положении даже после выключения блокировки, пока к дифференциалу прилагается крутящий момент.Это означает, что вам нужно поднять дроссельную заслонку, чтобы дать устройству выйти из зацепления. Точно так же, когда устройство задействовано, переключение с прямого на обратное (или наоборот) требует, чтобы кулачки разматывались и вращались назад для повторного включения в противоположном направлении, что иногда может казаться немного неряшливым или неуклюжим.

Auburn Gear производит электрический шкафчик под названием Ected Max-Locker, который представляет собой одновременно ограниченное скольжение со сцеплением и электрический шкафчик, однако мы не рекомендуем это устройство по тем же причинам, по которым мы не рекомендуем дифференциалы повышенного трения.

[Видео: внутри электронного шкафчика Eaton]



Съемные шкафчики (ручные)

OX Off Road, LLC разработала запирающийся шкафчик с ручным управлением, который называется OX Locker, который запирается и отпирается с помощью установленного в кабине рычага переключения передач, который соединен с дифференциалом тросом переключателя. Чтобы включить шкафчик, вы просто переместите рычаг переключения передач в заблокированное положение, а чтобы разблокировать шкафчик, вы вернете его в открытое положение.Переключатель имеет подпружиненную манжету принудительного зацепления и ручку, которую также можно повернуть, чтобы зафиксировать на месте. В дифференциале трос переключателя перемещает вилку переключения, которая перемещает внутреннюю зацепляющую втулку по одной из боковых шестерен, чтобы зафиксировать ее движение относительно водила. Когда переключатель перемещается обратно в открытое положение, втулка перемещается назад, позволяя дифференциалам снова двигаться свободно.

OX Locker требует прокладки троса переключателя от дифференциала к переключателю, поэтому при заказе компонентов требуются некоторые измерения, а путь троса должен быть ровным, с большими дугами и держаться подальше от движущихся частей и сильного нагрева.

Электрические и воздушные переключатели доступны для OX Locker, однако мы чувствуем, что эти опции лишают простоту, надежность и положительную механическую обратную связь конструкции.

Еще одна интересная особенность Ox Locker заключается в том, что в случае отказа троса в крышку дифференциала можно вставить блокировку Drive Away Lock (продается отдельно), чтобы заблокировать дифференциал в заблокированном положении. Это превращает шкафчик в катушку до тех пор, пока не будет удален болт блокировки отвода.

[Видео: Внутри шкафчика для быков]



Золотники

Золотник дифференциала — это вообще не дифференциал. Золотник фиксирует оба полуоси вместе, так что они всегда будут вместе вращаться. Золотники используются исключительно для гонок по пустыне, альпинизма, грязевых гонок и других внедорожных применений, где дифференциал не нужен, а надежность и прочность имеют решающее значение. Отсутствие дифференциального механизма также является причиной того, что катушку нельзя использовать на уличном транспортном средстве.

За исключением нескольких редких исключений, золотники следует устанавливать только на задние неуправляемые оси. Установка катушки на переднюю ось вызовет значительное внутреннее заедание во время поворотов и создаст чрезмерное напряжение и нагрузку на полуоси и карданные шарниры. Вместо этого для передних осей, соединенных с задними осями с намоткой, мы рекомендуем использовать Detroit Locker или Selectable Locker.

Самый распространенный тип золотника — это полностью золотник, который заменяет весь корпус дифференциала.Для чего-то более дешевого и простого в установке, мини-катушки заменяют только внутренние звездочки, похожие на Детройтский шкафчик в стиле «ланчбокс».

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *