| astralogyandex.ru |
Блокировка дифференциалов автомобиля. Виды блокировок Знания-сила!
« НазадБлокировка дифференциалов автомобиля. Дифференциал повышенного трения («Квайфа») 01.02.2019 08:16Дифференциал автомобиля — устройство, распределяющее крутящий момент с ведущего вала на правое и левое ведущие колеса одной оси (межколесный дифференциал) или передающее момент с двигателя на переднюю или заднюю ось ( межосевой дифференциал). Это чисто механическое устройство отличается простотой (обычно в нем всего четыре конических шестерни), компактностью и полностью соответствует своему названию: если оба колеса моста имеют одинаковое сцепление с дорогой и усилие, необходимое для раскручивания каждого из колёс одинаковое, дифференциал делит крутящий момент в фиксированном соотношении (обычно 50:50) и никак не препятствует вращению выходных валов с разной скоростью.
Но стоит только появится ощутимой разнице в сцеплении колёс с дорогой (например, одно колесо попало на лёд, а другое осталось на асфальте), как дифференциал тут же начнёт перераспределять момент на то колесо, усилие для раскрутки которого наименьшее (то есть на то, которое находится на льду). В результате, колесо, находящееся на асфальте перестанет получать крутящий момент и остановится, а колесо, находящееся на льду примет на себя весь момент и будет вращаться с увеличенной угловой скоростью, причем планетарный механизм будет играть роль редуктора, повышающего скорость вращения этого колеса. Естественно, это явление сильно ухудшает проходимость и управляемость автомобиля. Ведь по логике вещей, в рассмотренной ситуации момент желательно передавать на колесо, расположенное на асфальте, чтобы автомобиль мог продолжить движение.
Выходом из подобной ситуации стало использование автоматического дифференциала повышенного трения . Автором этой конструкции является англичание Rod Quaife.
Конструкция дифференциала представляет собой планетарный редуктор, состоящий из червячных шестерен: ведомых (полуосевых) и ведущих (сателлитов). Оси сателлитов параллельны полуосям , а сами 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 полуосей.
Когда одно из колес (напрмер, правое) начинает отставать, связанная с ним полуосевая шестерня 1 вращается медленнее корпуса дифференциала
и поворачивает входящий с ней в зацепление червячный сателлит 2 . Он передает движение парному с ним сателлиту 3 из левого ряда, а тот — на левую полуосевую шестерню 4. 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 1, 4 и сателлиты 2, 3 торцами к корпусу и крышке диференциала. Сателлиты 2 и 3 также прижимаются к поверхностям отверстий, в которых они расположены. За счет этого и возникают силы, осуществляющие частичную блокировку полуосей. Степень блокировки определяется коэффициентом блокировки .
Основными характеристиками самоблокирующего дифференциала являются: коэффициент блокировки (%) и величина преднатяга (кг).
Кооффициент бокировки дифференциала (КБД) — это отношение между моментами на отстающем и забегающем колесе. КБД выражается в проценте — от 0 до 100%. Коэффициент блокировки определяется углом наклона зуба червячного сателлита. Обычно — 24 градуса. Настоящий фирменный «Квайф» имеет угол наклона зуба сателлитов 36 градусов. Стопроцентым КБД обладают две сваренные между собой полуоси ведущего моста.
Преднатяг задается установкой пакета специальных пружинных шайб , что обеспечивает предварительный «распор» шестеренок внутри блокировки. Набор шайб в пакете обычно равен 1 см в сложенном состоянии. Шайбы имеют различную толщину для возможности подбора и регулировки момента преднатяга. Ресурсным преднатягом является натяг до 5 кг, т.к. шайбы при таком натяге не сдавлены до полоского состояния. Блокировка с таким натягом может критично не терять свих свойств 3…4 года. Любая натяжная блокировка теряет до 1 кг натяга в первые 2 месяца эксплуатации. По рекомендациям специалистов, величина преднатяга переднего винтового самоблокирующегося дифференциала не должна превышать 5,0 кг, а заднего — 7,0 кг. Если блокировка имеет максимальное значение преднатяга 8-9 кг, то шайбы в пакете будут сжаты до плоского состояния, что приведет к потере пружинных свойств пакета.
Преднатяг – это компромисс между комфортом езды и тяговыми качествами авто. Чем больше величина преднатяга, тем раньше и резче срабатывает блокировка, и это хорошо на бездорожье, но может быть опасно при обычных условиях движения. Особенно это важно при установке «самоблока» в передний мост, поскольку может привести к нежелательному рывку на руле. Вавод таков: много ездите по бездорожью, вам важно раннее срабатывание блокировки – выбирайте большой предварительный натяг, большую часть времени катаетесь по нормальным дорогам – подойдут блокировки с меньшим значением.
Основные достоинства самоблокирующегося дифференциала «Квайфа»
- позволяет частично устранить пробуксовку при разных коэффициентах сцепления колес авто
- повышает проходимость и управляемость авто при при движении на дорогах с разным покрытием
- улучшает динамику разгона авто на дорогах с любым покрытием
- не требует специальных усилий от водителя (включение самоблока происходит автоматически)
- взаимозаменяем со стандартными дифференциалами
- полной блокировки не наступает, что исключает поломку полуосей
- разблокируется при сбросе газа
Винтовые самоблокирующиеся дифференциалы наиболее пригодны для использования на обычном автомобиле. Они надежны (сопоставимы по ресурсу с КПП), имеют наиболее сглаженные моменты включения-выключения и широкие возможности по блокировке.
БГАК — Учебные материалы — Д.В.Фокин — Современные автомобильные технологии — Теория — Тормозное управление
Системы управления тормозами
Электронная блокировка дифференциала (EDS)
Электронная блокировка дифференциала создавалась как функция помощи при трогании.
Следующий пример иллюстрирует поведение колёс ведущей оси с обычным, неблокирующимся, дифференциалом (рис.5.2.43, а): одно из колёс ведущей оси находится на скользком покрытии (малый коэффициент трения между дорожным покрытием и шиной), другое колесо той же оси стоит на асфальте с высоким коэффициентом трения. Колесо на скользкой поверхности будет вращаться с большей скоростью, поскольку меньшая сила трения между шиной и поверхностью оказывает меньшее сопротивление вращению колеса. В крайних случаях (при очень скользкой поверхности, например, на льду) одно колесо будет проворачиваться, тогда как противоположное колесо будет стоять неподвижно. Вся мощность двигателя уйдёт при этом на трение между колесом и дорогой, а не на создание тяги. Причина такого поведения заключается в принципе работы дифференциала, который по своей конструкции может передавать на оба колеса только одинаковый крутящий момент.
Рисунок 5.2.43 – Поведение колес ведущей оси:
а – без EDS; б – с EDS
Если одно из колёс прокручивается, передаваемый им крутящий момент снижается. И тогда в неблагоприятных условиях (например, одно колесо на льду) крутящий момент настолько мал, что его недостаточно для приведения в движение другого колеса. В этом случае автомобиль остаётся стоять на месте с одним пробуксовывающим и одним неподвижным колесом (ведущей оси).
В
таких случаях на помощь приходит так называемая электронная блокировка
дифференциала или EDS. Смысл этой функции в том, что колесо, вращающееся с
большей скоростью (т.е. имеющее большее проскальзывание), подтормаживается с
определённым тормозным моментом (рис.5.2.43, б). Этот тормозной момент (M
Для реализации функции электронной блокировки дифференциала EDS требуется активное (без участия водителя) создание тормозного давления. Чтобы для этого можно было использовать уже имеющийся в системе ABS насос обратной подачи, к системе добавляются четыре дополнительных клапана.
Для реализации функции EDS насос обратной подачи должен быть в состоянии всасывать тормозную жидкость из бачка тормозной жидкости, для чего должен быть предусмотрен соответствующий канал. Чтобы при этом у функции ABS сохранялась возможность уменьшения тормозного давления с обратной подачей тормозной жидкости с преодолением давления, созданного водителем, этот канал должен при необходимости перекрываться. Такое перекрывание реализуется двумя дополнительными клапанами высокого давления 26 (по одному в контуре каждого из ведущих колес) (рис.5.2.44).
Рисунок 5.2.44 – Схема гидравлического блока с клапанами EDS
Для срабатывания электронной блокировки дифференциала (EDS) должен быть перекрыт, напротив, канал подачи тормозной жидкости от насоса к бачку, чтобы насос обратной подачи мог создавать давление в контуре соответствующего колеса. Для реализации этой функции устанавливаются ещё два дополнительных электромагнитных клапана 25, по одному в контуре каждого из ведущих колёс.
Распознавание необходимости блокировки дифференциала, расчёт параметров блокировки и формирование управляющих команд для соответствующих электромагнитных клапанов и насоса обратной подачи осуществляется дополнительным программным обеспечением в блоке управления ABS. Других изменений в компонентах системы ABS для реализацииэлектронной блокировки дифференциала (EDS) не требуется.
На основании данных о угловых скоростях колёс функция EDS устанавливает, что одно из колёс ведущей оси имеет более высокое проскальзывание, другими словами, вращается быстрее, чем другое. Функция EDS должна подтормозить прокручивающееся колесо, чтобы ведущая ось могла вновь передавать крутящий момент.
Как и в самой системе ABS, управление давлением осуществляется по трём фазам: «увеличение давления», «удержание давления» и «сброс давления».
1. Увеличение давления (рис.5.2.45)
Рисунок 5.2.45 — Режим EDS «увеличение давления»
Для увеличения (создания) давления переключающий клапан закрывается, а клапан высокого давления открывается. Насос обратной подачи включается и начинает перекачивать жидкость из главного тормозного цилиндра в тормозной цилиндр проворачивающегося колеса.
Создаваемое в нём тормозное давление приводит к подтормаживанию колеса.
2. Удержание давления (рис.5.2.46)
Рисунок 5.2.46 — Режим EDS «удержание давления»
Для удержания давления в контуре соответствующего колеса насос обратной подачи отключается. Переключающий клапан остаётся закрытым.
В контуре колеса удерживается постоянное тормозное давление.
3. Сброс давления (рис.5.2.47)
Рисунок 5.2.47 — Режим EDS «сброс давления»
Для сбрасывания давления на впускной и переключающий клапаны перестаёт подаваться напряжение, т.е. они открываются.
При активном торможении элементы тормозной системы нагреваются. Чтобы не допустить их перегрева и, как следствие, повреждения, в программном обеспечении имеется температурная модель тормозных механизмов. С её помощью температура тормозных дисков рассчитывается исходя из длительности торможения, скорости движения, тормозного давления и параметров материала деталей тормозной системы. По мере достижения предельных значений температуры функция постепенно отключается.
Электронная блокировка дифференциала EDS действует только до определённой скорости, зависящей от модели автомобиля.
Блокировка дифференциала — что это такое? Устройство и принцип действия
Обычный, или свободный дифференциал обладает как плюсами, но и одним большим минусом. Все знают об одной «подлой» и «коварной» особенности дифференциала. О том, когда одно колесо стоит на скользком или плохом покрытии, а другое на поверхности с хорошим сцеплением, то будьте уверены – дифференциал обязательно найдёт колесо с полностью или почти отсутствующим сцеплением с дорогой, и всю тягу мотора перебросит на него – одним словом начнётся пробуксовка! И это относится не только к моноприводным машинам, но и к джипам с отключёнными или отсутствующими блокировками, где даже все три колёса на сухом отличном асфальте, а одно на льду или в грязи, то начнёт буксовать именно оно.
Одним словом работа свободного дифференциала обладает «особенностью», когда выражаясь научным языком, при пробуксовке одного колёса ведущей оси или осей, на другое/другие колесо/колёс распределяется, или передаётся крутящий момент, недостаточный для трогания с места! И как раз чтобы предотвратить это, придумана блокировка дифференциала. Называется самоблокирующийся дифференциал, или самоблок. Чтобы выполнить блокировку дифференциала необходимо выполнить одно из двух условий: соединение корпуса дифференциала с одной из полуосей; ограничение вращения сателлитов. Вот и ролью блокировки дифференциала является увеличение крутящего момента на колесе/колёс (оси) с лучшим сцеплением.
Бывает полная или частичная блокировка. Полная блокировка дифференциала означает жёсткое соединение частей дифференциала, при котором мощность двигателя может полностью может передаваться на колесо, у которого лучшее сцепление с дорогой.
Далее, при частичной блокировке дифференциала происходит ограничение величины, передаваемого усилия между свободными при обычных условиях частями дифференциала, и следовательно, связанное с ней увеличения крутящего момента на том колесе, у которого наилучшее сцеплением с дорогой.
Коэффициентом блокировки оценивается величина повышения/увеличения крутящего момента на свободном колесе. Проще говоря, коэффициент блокировки отвечает за отношение крутящего момента на отстающем, свободном колесе к моменту на забегающем колесе, или буксующем. Если симметричный свободный дифференциал, то коэффициент блокировки равен 1, так как на каждом из колёс крутящие моменты всегда равны. Но когда дифференциал заблокирован, то коэффициент блокировки может находиться в пределах 3-5. Однако, следует знать, что дальнейшее увеличение коэффициента блокировки крайне нежелательно, ибо может привести к поломке агрегатов трансмиссии.
Как говорилось выше, блокировка дифференциала может применяться как на межколёсных дифференциалах на моноприводном авто, так и на межосевых дифференциалах. Они, как правило, бывают, как только для среднего дифференциала (большинство моделей имеют только такой тип, например Нива), так и заднего и среднего (множество джипов-профессионалов), и наконец, трёх, включая передний мост. Таким арсеналом обладают редкие профессиональные джипы, например Мерседес Джи-Ваген. Блокировку переднего дифференциала (межколесного) полноприводного автомобиля в обычных режимах обычно не включают, так как машина снижается управляемость, и машина начинает ехать плугом, то есть постоянно сносит и почти не слушается командам руля! Так что, такой режим – с тремя включенными блокировками, годиться только для очень тяжёлого бездорожья, и то когда машина прямо двигается.
Блокировка дифференциалов можно включить принудительно, вручную, или и это происходит автоматически. Ручная блокировка дифференциала включается по команде водителя, из салона при помощи соответствующих кнопок или рычагов. Автоблокировка дифференциала включается с помощью специальных технических механизмов – самоблокирующихся дифференциалов.
О принудительной, или ручной блокировке дифференциала
Принудительную блокировку дифференциала можно включить, как правило, посредством кулачковой муфты, который, обеспечивает жёсткое соединение корпуса дифференциала и одной из его полуосей.
Замыкать или размыкать кулачковые муфты можно с помощью разных типов приводов. Таких как механического, электрического, пневматического или гидравлического.
Жёсткая принудительная блокировка. Данный тип применяется в межколесных и/или межосевых дифференциалах полноприводных версий автомобилей, преимущественно в профессиональных вездеходах. Применяется для преодоления внедорожником труднопроходимых участков, а при их преодоления обязательно выключается.
В конструкции механического привода объединяются рычаг и тросы или система рычагов. Путём перемещения водителем рычага в определенное положение включается блокировка дифференциала. Это должно происходить при неподвижном автомобиле. Полностью остановить машину, если он в движении, и только после этого включить или выключить. Правда, вот уже десять лет есть модели джипов, на которых можно включить/выключить прямо на ходу, на скоростях до 60-90 км/ч. В будущем, вероятно, появятся и более продвинутые эластичные системы подключения.
Гидравлический привод блокировки дифференциала состоит из главного и рабочего цилиндров. В пневматическом приводе исполнительным элементом является пневмоцилиндр, или пневмокамера. Чтобы замыкать муфты в электрическом приводе — применяется электромотор. Включение блокировки дифференциала, инициации привода производится нажатием соответствующей кнопки в салоне, который находится на панели приборов.
О самоблокирующемся дифференциале
Самоблокирующийся дифференциал имеет также и другое название – дифференциал повышенного трения, Limited Slip Differential, сокр. от LSD. По своей конструкции представляет собой компромисс между свободным дифференциалом и полной блокировкой дифференциала «в ноль», т.к. даёт реализовать при необходимости возможности и первого варианта и другого.
В автомобильном мире существует две категории самоблокирующихся дифференциалов — первая, блокирующиеся в зависимости от разности угловых скоростей колёс, и вторая — блокирующиеся от разности тяг, крутящих моментов.
К первому типу относятся дисковый дифференциал, дифференциал с вискомуфтой, или вязкостной муфтой, а также так называемая электронная блокировка дифференциала. Блокировка происходит в зависимости от разности крутящих моментов в червячном дифференциале.
Простейший дисковый дифференциал является симметричным дифференциалом, в котором находятся дополнительные один или два пакета фрикционных дисков. Одной частью фрикционные диски жёстко связаны с корпусом дифференциала, а с другой – с полуосью.
Принцип работы дифференциала повышенного трения дискового типа основывается на силе трения, которая возникает из-за разности скоростей вращения полуосей.
При движении в прямолинейном направлении, когда корпус дифференциала и полуоси вращаются с одинаковой скоростью, то фрикционный пакет свободно вращается как единое целое. При прохождении поворотов увеличивается частота вращения одной их полуосей, и соответствующая ей часть дисков в пакете фрикционов начинает быстрее вращаться. Тогда между дисками создаётся сила трения, которая препятствует увеличению частоты вращения. На свободном колесе крутящий момент увеличивается, и этим включается частичная блокировка или полная.
В дифференциале степень сжатия фрикционных дисков бывает фиксированной – при таком методе блокировка реализуется с помощью пружин постоянной жесткости, или переменной – а при таком способе осуществляется с помощью гидравлического привода, в том числе с электронным управлением.
Перейдём к любимой теме производителей настоящих спорткаров, спортивных версий стандартных моделей, и наконец, стритрейсеров, а именно к дисковому дифференциалу — к LSD. Его применяют в качестве межколесного дифференциала спортивных автомобилей (как говорилось выше, сюда входят как настоящие спорткары, так и «подогретые» версии стандартных моделей, например Хонда Интегра, Цивик, Рено Клио и др.), а также в роли межосевого (очень редко межколёсного) дифференциала в автомобилях повышенной проходимости «паркетного» типа и внедорожники со средними возможностями.
Червячный самоблокирующийся дифференциал — что это такое?
Этот тип блокировки гарантирует автоматическую блокировку исходя из разности, так сказать крутящих моментов, которые на корпусе и полуоси, то есть на приводном вале. Когда начинает проскальзывать колесо, что сопровождается падением крутящего момента, то блокируется червячный дифференциал и перераспределяет тягу мотора на свободное колесо, считай на колесо с лучшим сцеплением. А сама величина коэффициента блокировки при этом частичная, и эта величина всегда прямо зависит от степени уменьшения, падения крутящего момента.
Ярчайшим примером среди конструкций червячных дифференциалов считаются дифференциал Torsen, от сокращенного понятия Torque Sensing, что значит чувствительный к крутящему моменту, и самоблок Quaife — Куайф. Конструкция данных дифференциалов включает планетарный редуктор, который состоит из ведомых или полуосевых шестерен червячного типа, и ведущих, то есть сателлитов. Сателлиты устанавливаются как параллельно полуосям, как во всех Куайф, и модели Торсен Т-2, так и по отношению к полуосям перпендикулярно – как в торсеновской модели Т-1. Торсен является основой трансмиссий легендарных Кваттро от Ауди, начиная от модели А4 и его горячих производных, заканчивая люкс-внедорожником Ку7. Не оснащаются разве Торсенами разве что полноприводники-модели А1 и А3, соплатформенники бюджетных Фольксвагенов, Сеатов и Шкод.
Отличительной чертой червячной шестерни является то, что она приводит во вращение другие шестерни, а сама при этом вращаться от других шестерен не может. В этот момент, говоря простым языком, расклинивается червячная шестерня. Данное свойство и является основой работы частичной блокировки червячных дифференциалов.
Червячные «самоблоки» нашли широкое применение как в качестве межколесных дифференциалов, так и межосевых.
- < Назад
- Вперёд >
Важность правильной настройки межколесного дифференциала — Взгляд технаря — Блоги
Перед гонками во время тестовых заездов команды ищут оптимальные настройки гоночных болидов. Настраиваться могут характеристики упругих и демпфирующих элементов, стабилизатора поперечной устойчивости, положение аэродинамических элементов и многое другое. В том числе и межколесный дифференциал. Что это такое и чем так важна его настройка, в этом посте.
Для начала немного теории (без нее никуда). Незаблокированный (свободный) дифференциал позволяет колесам вращаться с разной скоростью, однако на колесах при этом будет реализовываться одинаковый крутящий момент. Таким образом, если одно из колес буксует, то второе, хотя и имеет задел по сцеплению с дорогой, реализовать его не сможет.
В противоположность ему заблокированный дифференциал может реализовывать максимум момента на каждом из колес, но при этом колеса будут вращаться с одинаковой скоростью.
Вот гифка для примера работы простейшего дифференциала:
От каждого из двух больших зубчатых колес идет привод к колесу, маленькие колеса (сателлиты) – приводятся от двигателя
Понимаете, в чём дело? Гоночному автомобилю для идеального прохождения круга иметь бы такой дифференциал, который был бы сначала свободным в момент прохождения поворота (чтобы ничего не мешало поворачивать и не требовало излишне сбрасывать скорость), а затем, на выходе из поворота, когда один из бортов автомобиля все еще нагружен сильней, чем другой, заблокированным, чтобы разгруженное колесо никак не ограничивало тягу на загруженном.
Увы, чудес не бывает, такого идеального дифференциала нет, но есть что-то похожее – это самоблокирующийся дифференциал. Он ведет себя как заблокированный, пока отношение моментов на колесах разных бортов не превысит заданное, и тогда он разблокируется. Это отношение моментов называется коэффициентом блокировки дифференциала. Коэффициент блокировки – важнейшая характеристика дифференциала, собственно и подлежащая настройке.
Если сделать коэффициент блокировки слишком большим, то автомобиль будет терять время при прохождении поворота. Если сделать коэффициент блокировки слишком маленьким, то болид будет терять время на разгоне при выходе из поворота. Поэтому найти баланс – очень важно, для чего командам и предоставляются тестовые сессии.
Дифференциал с повышенным внутренним сопротивлением
Дифференциал с повышенным внутренним сопротивлением (также: дифференциал ограниченного проскальзывания (LSD), дифференциал повышенного трения, самоблокирующийся дифференциал) — это дифференциал, механика работы которого за счёт конструктивно заложенного повышенного внутреннего сопротивления между некоторыми вращающимися деталями позволяет такому дифференциалу без каких-либо управляющих воздействий извне выравнивать самостоятельно угловые скорости ведущего и ведомых звеньев вплоть до полной их взаимной блокировки и превращения всего дифференциала в прямую передачу.
Следует иметь в виду, что в англоязычной литературе данные дифференциалы обозначаются как «LSD (Limited-Slip Differential)», т.е. дифференциал ограниченного проскальзывания, и данный термин не определяет физического принципа работы устройства, наличия управления им и т.д. Имеет значение лишь сама функция блокировки неконтролируемой разницы в угловых скоростях приводов («проскальзывания»). «Ограниченность проскальзывания» подразумевает некий заданный предел разницы угловых скоростей, при превышении которого начинает срабатывать блокировка.
Содержание
Преимущества
Основное преимущество дифференциала с повышенным внутренним сопротивлением (далее — ДПВС) можно увидеть, рассмотрев случай с обычным (или «открытым») дифференциалом, у которого одно колесо вообще не имеет контакта с дорогой. В этом случае второе колесо, контактирующее с дорогой, будет оставаться неподвижным, и первое, не контактирующее с дорогой колесо, будет вращаться свободно — передаваемый крутящий момент будет равным на обоих колёсах, но не будет превышать порогового значения момента, необходимого для движения транспортного средства, и поэтому транспортное средство будет оставаться неподвижным. В обычных автомобилях, движущихся по асфальтовым дорогам, такая ситуация маловероятна, и поэтому для таких автомобилей обычный дифференциал вполне подойдёт. При вождении в более сложных условиях, например, при движении в грязи или по бездорожью, подобные ситуации случаются, и наличие дифференциала с повышенным внутренним сопротивлением позволяет не останавливать движение. За счёт ограничения разницы в угловых скоростях колёс полезный момент передаётся до тех пор, пока хотя бы одно из колёс имеет сцепление с дорогой.
Коэффициент блокировки
Коэффициент блокировки есть важнейшее оценочное свойство любого ДПВС. В информационных материалах о ДПВС этот коэффициент может выражаться двояко и несколько отличаться по смыслу толкования, хотя в обоих случаях подразумевать одно и то же, только с разных точек зрения.
В иностранной технической литературе КБ обычно выражается посредством процентного значения в десятках процентов в диапазоне от 20 % и выше. Цифра обозначает покрываемую конкретным ДПВС ширину диапазона относительного распределения крутящего момента между колёсами/осями от заложенного в дифференциала статического (с поправкой на его возможную несимметричность) до максимального уровня в 100/0, в пределах которого ДПВС может обеспечить взаимную блокировку. Данное определение подпадает под англоязычный термин Locking Effect («блокировочный эффект»). В русскоязычной технической литературе КБ выражается через число от 2 и выше (обычно, без десятичных дробей), обозначающее максимально возможную разницу в крутящих моментах (разницу в силе тяги) на колёсах/осях, в пределах которой данный ДПВС может обеспечить их взаимную блокировку. Данное определение КБ соответствует английскому термину Torque Bias («сдвиг момента»).
Показано соотношение между КБ в числовом и процентном значениях
Хотя оба понятия КБ предполагают под собой разные формулы подсчёта, абсолютно любой ДПВС может быть корректно оценён любым из них. При этом, каждое из двух значений КБ можно соотнести с общим оценочным показателем, а между обеими значениями всегда имеется взаимооднозначное соответствие. Так, например, значение КБ=50 % и КБ=3 означает в обоих случаях одно и то же: что ДПВС с указанными КБ допускает перераспределение крутящего момента между колёсами/осями в соотношении не более чем 75/25, что с одной стороны даёт 50 % полного диапазона возможного перераспределения эффективно используемого крутящего момента (75-25=50), а с другой стороны даёт 3-х кратную разницы в возможной силе тяги (75/25=3). Числовое (не процентное) значение КБ, возможно, здесь более интуитивно понятно, тем более, что помимо своего основного смысла, оно предполагает аналогичную разницу в допустимой силе сцепления колёс/осей с поверхностью, что в том же случае КБ=3 означает, что максимально эффективное использование мощности двигателя на этом ДПВС возможно только если сила сцепления каждого колеса с поверхностью дороги будет отличаться не более чем в три раза.
Простой (свободный) дифференциал не позволяет получить какую-либо разницу в эффективно-используемых крутящих моментах на ведомых звеньях, здесь разница между силой тяги обоих колёс/осей практически нулевая на любых режимах, КБ такого дифференциала равен 0 % или 1. Прямая передача или заблокированный дифференциал позволяют весь эффективно используемый крутящий момент реализовать на любом ведомом звене, здесь любое колесо/ось могут обеспечить всю тягу при нулевой уровне тяге на другом колесе/оси, а КБ в данном случае равен 100 % или бесконечности.
ДПВС может иметь два верхних значения КБ — по одному для каждой ветви мощности. Такое возможно в случаях несимметричного дифференциала, когда КБ получает поправку на несимметричность — то есть, верхние значения КБ для каждой из сторон отличаются друг от друга на разницу в соотношении раскладываемых крутящих моментов (например, в несимметричном заднем кулачковом межколёсном ДПВС грузового автомобиля ГАЗ-66, раскладывающим крутящий момент по колёсам в соотношении ?(60/40), значения КБ для правого и левого колёс равны, соответственно, 3.1 и 2.1). И такое возможно в симметричных дифференциалах, когда это конструктивно допустимо механикой работы блокировки (например, в симметричном червячном ДПВС Torsen Type-1 разные значения КБ можно реализовать через разные углы нарезки зубьев в каждой паре сателлит-шестерня).
Обычно под КБ конкретного ДПВС подразумевается его максимальный КБ. При этом у любого ДПВС существует значение так называемого начального КБ, которое обычно не декларируется.
Преднатяг
Под этим термином подразумевается создание в ДПВС внутреннего сопротивления взаимному вращению ведомых звеньев в статике, то есть, при отсутствии подачи на дифференциал какого-либо самого минимального крутящего момента. Величина уровня преднатяга определяется усилием, необходимым для сдвига (поворота) любой ведомого звена дифференциала при неподвижном ведущем звене. В свободном дифференциале уровень преднатяга близок к нулю. Преднатяг, если он есть, «работает» всегда, независимо от того, нагружен ДПВС тяговым или тормозным крутящим моментом или не нагружен. Наличие преднатяга не есть обязательное условие работы ДПВС.
Так называемая «муфта преднатяга» предполагает под собой некое устройство внутри ДПВС, выполняющее вышеупомянутые функции и затрудняющее взаимное вращение ведомых шестерён дифференциала. Конструкция этого устройства не имеет универсального вида и на разных ДПВС может быть любой. Обычно это есть распорные пружины разной формы, дополненные дистанционными кольцами.
Типы ДПВС и конкретные конструкции
В пассажирских автомобилях как правило используются два типа ДПВС:
- чувствительные к разнице крутящих моментов.
- чувствительные к разнице угловых скоростей.
Дифференциалы обоих типов допускают наличие некоторой конструктивно запрограммированной разницы между крутящими моментами (в первом случае) или угловыми скоростями (во втором случае), но налагают механическое ограничение на возникновение большой их диспропорции.
Винтовая блокировка
Конструктивно дифференциалы с винтовой блокировкой могут быть выполнены на основе любого плоского однорядного или двухрядного планетарного механизма схем СВС или СВЭ с параллельными осями сателлитов, которые, в свою очередь, могут быть как одиночными, так и парными взаимозацепленными. Общем для любого вида исполнения будут две особенности: использование цилиндрических косозубых шестерён во всех парах зацепления и отсутствие фактических осей сателлитов как деталей. Винтовая передача, как таковая, здесь не используется, и широко употребимый термин происходит исключительно от визуального сходства сателлитов дифференциала с винтом, особенно на контрасте с его основными шестернями. А шестерни-сателлиты здесь вращаются не на осях, а в цилиндрических карманах, отфрезерованных в корпусе/водиле дифференциала. Идея блокировки основана на том, что в косозубом зацеплении под нагрузкой возникают осевые силы, стремящиеся раздвинуть по своим осям обе зацепленные шестерни в противоположные от плоскости контакта стороны, и здесь это свойство в первую очередь использовано в парах взаимозацепленных сателлитов, которые для этого получают некоторую осевую подвижность. Под тягой, при повороте или пробуксовке колеса, вращающиеся сателлиты расклиниваются в своих карманах, упираются торцами в корпус дифференциала, за счёт чего происходит их торможение и самовыравнивание угловых скоростей ведомых шестерён. Расклинивание сателлитов тем сильнее, чем выше передаваемый ими крутящий момент, но сам коэффициент блокировки определяется углом наклона зубьев зацепления и фрикционными свойствами пар контакта сателлит/корпус. Для усиления эффекта самоторможения в данных дифференциалах обычно применяют более чем минимально необходимые для плоского планетарного механизма три пары сателлитов — а именно, от четырёх до семи пар. И для усиления фрикционного эффекта в точках контакта торцов сателлитов с корпусом дифференциала могут применяться диски-прокладки из материала, создающего повышенное сопротивление при трении. В случае одиночных сателлитов работа дифференциала в принципе аналогична, с тем лишь отличием, что здесь в самоторможение вовлечены не только сателлиты, но и центральные шестерни дифференциала.
Ввиду того, что шестерни с косозубым зацеплением могут быть использованы на плоских планетарных механизмах любой схемы и формы, дифференциалы на их основе можно выполнить с практически любыми заданными передаточными отношениями в каждой паре звеньев ведущее-ведомое. Соответственно, такие дифференциалы могут быть как симметричные, так и несимметричные, и применяться в трансмиссии и как межколёсные и как межосевые. На этих дифференциалах активно используется преднатяг, а блокирующий момент здесь создаётся в тяговом режиме даже при отсутствии разницы в угловых скоростях на выходе. Но исключительно на косозубом зацеплении высокие значения коэффициента блокировки не доступны (обычно < 3), и для усиления эффекта такие дифференциалы могут дополняться фрикционными пакетами по типу дифференциалов с дисковой блокировкой.
Дифференциалы с винтовой блокировкой очень широко распространены по сей день. Основная их область применения — спортивные и гоночные автомобили. Также они применяются как тюнинговые для незначительного улучшения проходимости в дорожных автомобилях. Однако на истинно внедорожной технике они обычно не используются. Наиболее известны образцы от британской компании Quaife Engineering и американской Torsen NA Inc.. В первом случае дифференциал так и называется — Quaife. Во втором случае — это так называемые Torsen Type-2 и Torsen Type-3.
Червячная блокировка
Конструктивно все дифференциалы с червячной блокировкой выполнены на основе простых пространственных планетарных механизмов схемы СВС с сателлитами на перекрещивающихся осях. Визуально пары зацепления солнце-сателлит здесь выглядят как червячная передача, в которой оси червячного колеса и самого червяка также перпендикулярны друг-другу и не пересекаются. В роли червяка и в роли червячного колеса здесь могут выступать как сателлиты, так и ведомые шестерни, и имеются разработки червячной блокировки с обеими вариантами распределения ролей между шестернями. Идея блокировки основана на том, что червячной передаче свойственно самоторможение в случаях направления мощности от червячного колеса к червяку, которое тем сильнее, чем больше угол наклона нарезки зубьев червяка к его оси вращения.
Хотя дифференциал с червячной блокировкой наиболее известен в варианте, разработанном американской Torsen NA Inc., — так называемый Torsen Type-1 — сама компания-разработчик почему-то избегает термина «червячная передача» при описании своего дифференциала. Зубчатая передача здесь декларируется как косозубая на перекрещивающихся осях, но не просто косозубая, а с некоей специфической, разработанной самой Torsen и запатентованной ими же формой зубьев Invex™, фактически являющейся частным вариантом эвольвентного зацепления. В русскоязычной инженерно-технической литературе считается, что в Torsen Type-1 роль червяков выполняют ведомые шестерни, а роль червячных колёс — сателлиты. Объяснение этому проистекает из разного угла наклона косозубой нарезки на ведомых шестернях и сателлитах. Необычная трёхрядная форма сателлита с прямозубым зацеплением по краям и косозубым в центре объясняется исключительно тем, что ввиду компоновки с перекрещивающимися осями конструктивно невозможно организовать через одну и ту же зубчатую нарезку одновременный зацеп как сателлитов с ведомыми шестернями, так и сателлитов между собой, и к повышению внутреннего сопротивления дифференциала эта особенность не имеет отношения. Обе ведомые шестерни здесь имеют сонаправленную нарезку зубьев и некоторую минимальную осевую подвижность, которая, как и в случае дифференциалов с винтовой блокировкой, необходима для сдвига обеих шестерён вдоль оси под нагрузкой, только в данном случае не для контакта с корпусом, а для их взаимного самоторможения друг о друга, что вносит существенный вклад в общее повышение внутреннего сопротивления. Дифференциал момент-чувствительный. Коэффициент блокировки в разных вариантах — 3-6. Дифференциал визуально и кинематически симметричен, и в случае межосевого использовался на модификациях AWD машин, изначально переднеприводных. Вообще, Torsen Type-1 есть один из наиболее известных моделей ДПВС. Он широко использовался в гоночных автомобилях WRC и Формулы-1 разных лет и в качестве межколёсного и в качестве межосевого. А на дорожных легковых автомобилях он стал совершенно однозначной ассоциацией с системами полного привода от Audi — Quattro — хотя в последних разработках Audi применяла и иные варианты. Среди внедорожных машин известным носителем данного ДПВС является Hummer h2.
Настоящими дифференциалами с червячной блокировкой и высокими (порядка 10 и даже выше) коэффициентами блокировки были американские и немецкие разработки для грузовых автомобилей повышенной проходимости. В данном случае конструкция планетарного механизма ДПВС предполагала тройные взаимозацепленные сателлиты, из которых два сателлита были червяками, а один — червячным колесом. Также, червячными колёсами были ведомые шестерни, а всего в дифференциале было 8 червяков и 6 червячных колёс двух типоразмеров. Основные попытки относительно массового применения этих ДПВС пришлись на предвоенные годы. В СССР этот тип ДПВС испытывался после войны, как в виде трофеев от Rheinmetall-Borsig AG, так и в виде домашних разработок «улучшенной» конструкции на основе немецкой. Данные по конкретным американским и немецким носителям отсутствуют, хотя считается, что дифференциалы с червячной блокировкой были широко распространены на различных грузовиках и тягачах для бездорожья и карьерных разработок. В СССР единственный более-менее массовый носитель — Урал-375Д. Современное использование — вероятно, нулевое.
Дисковая блокировка
Разобранный дифференциал с дисковой блокировкой
Конструктивно дифференциал с дисковой блокировкой всегда состоит из планетарного механизма схемы СВС на конических шестернях, дополненного парой миниатюрных конических фрикционных муфт и парой многодисковых фрикционных пакетов, располагающихся по оси дифференциала с обеих его сторон между ведомыми шестернями и корпусом. Часть фрикционных дисков здесь зацеплена с корпусом дифференциала, а часть — с миниатюрным конусообразным сцеплением, которое сопрягается каждое со своей ведомой шестернёй (солнцем). Идея блокировки основана на том, что под нагрузкой в конических шестернях возникают осевые силы, стремящиеся раздвинуть зацепленные шестерни друг от друга, и в отличие от свободного дифференциала, где этот эффект стараются нивелировать, здесь именно за счёт него и происходит сжатие фрикционных пакетов между ведомыми шестернями и корпусом дифференицала, что в свою очередь приводит к выравниванию угловых скоростей. Помимо конических муфт и фрикционных пакетов для усиления эффекта здесь нередко используется распорная пружина, установленная между ведомыми шестернями. И для усиления эффекта эти дифференциалы обычно имеют не два, а четыре сателлита на крестообразном водиле.
Разработки подобных дифференциалов известны с довоенного периода — ими занимались американские фирмы LeTurno-Westinghouse и Borg Warner. Современный вид и дисковую блокировку дифференциалы приобрели в 60-х годах, когда появились относительно надёжные фрикционные материалы, что позволило делать всю систему компактной и пригодной для легковых автомобилей. Сегодня используются в качестве межколёсных в задних ведущих мостах как спортивных, так и внедорожных автомобилей. Надёжны, но могут требовать регулировки со временем.
Кулачковая блокировка
Кулачковый дифференциал Порше, применявшийся на KdF82
Конструктивно здесь возможны два варианта исполнения. В одном случае кулачковая муфта, состоящая из двух кулачковых дисков и промежуточного сепаратора с сухарями располагается между обеими ведомыми шестернями свободного дифференциала. Во втором случае, планетарная передача дифференциала вообще не имеет зубчатых колёс: эрзац-водилом дифференциала служит сепараторное кольцо, сателлитами являются сухари, а роль ведомых шестерён выполняют два кулачковых диска или кольца с волнообразным профилем сопряжённой с сепаратором поверхности. В обоих случаях идея блокировки основана на том, что при определённой разнице в угловых скоростях ведомых звеньев сухари расклиниваются между кулачковыми дисками/кольцами и практически моментально блокируют дифференциал. Блокировка здесь срабатывает только от разницы в угловых скоростях. До некоторого значения этой разницы дифференциал работает как свободный, по достижению — сразу блокируется, причём не важно, нагружен он крутящим моментом или нет. Какой-либо переходной режим частичной блокировки между свободным и заблокированным состояниями отсутствует.
Первые известные разработки кулачковых дифференциалов вероятно принадлежат Фердинанду Порше. Именно его дифференциал пошёл в серию на машинах KdF-K?belwagen. Сегодня кулачковые самоблокирующиеся дифференциалы в основном используются как межколёсные в автомобилях повышенной проходимости и в военной технике (бронетранспортёрах и пр.).
Шариковая блокировка
Конструктивно дифференциалы с шариковой блокировкой представляют собой некий эрзац планетарной передачи симметричной схемы СВС. Формально они не имеют ни шестерён, ни сателлитов в своей конструкции, но фактически, функции составляющих их деталей и общий принцип их работы идентичен конструкции и принципу работы любого настоящего планетарного дифференциала, а механика блокировки определяется повышением внутренного сопротивления работе, как и в остальных типах самоблокирующихся дифференциалов. В роли сателлитов здесь используются шарики, которые плотно набиты в закольцованные канавки в корпусе (водиле) дифференциала, и которые, как и настоящие сателлиты, контактируют одновременно друг с другом и с парой ведомых эрзац-шестерён (двумя солнцами). При небольшой разнице в угловых скоростях шарики, толкая друг-друга, перемещаются в закольцованной канавке в ту или другую сторону, обеспечивая дифференциальное вращение всей конструкции. При достижении некоего уровня разницы в угловых скоростях (пробуксовке) ведомых шестерён шарики не могут её (разницу) поддерживать, за счёт трения самотормозятся в своих канавках и тем самым создают блокировочный эффект.
Эта конструкция малоизвестна в мировом автопроме и всё её распространение, вероятно, ограничивается Россией и Украиной. Наиболее известные дифференциалы с шариковой блокировкой — это Автоматический Дифференциал Красикова и Автоматический Дифференциал Нестерова.
Дифференциал с вискомуфтой
Вязкостная муфта с открытым корпусом.
Конструктивно дифференциал состоит из простого планетарного механизма абсолютно любой схемы и вискомуфты, соединяющей два его любые звена (два любые вала подачи/снятия мощности). Вискомуфта может располагаться как внутри дифференциала и связывать два ведомых звена, так и снаружи и связывать ведущее и ведомое звено (на принципиальную работы всей системы расположение вискомуфты влияния не оказывает). Идея блокировки основана на свойствах вискомуфты выравнивать угловые скорости двух своих звеньев за счёт свойств дилатантной жидкости. Блокировка срабатывает только от разницы в угловых скоростях. Кратковременно допускается 100 % блокировка. Переходные режимы также активно используются.
Вязкостные ДПВС менее эффективны в сравнении с вышеупомянутыми механическими ДПВС, так как в них происходит рассеивание энергии. В частности, любая постоянная нагрузка, которая нагревает жидкость внутри муфты, приводит к неустранимым перманентным потерям «дифференциального эффекта».
Данный ДПВС не стоит путать с использованием вискомуфты в системах так называемого полного привода по требованию.
Дифференциал с героторным насосом
В дифференциалах этого типа с одной стороны вращается корпус героторного насоса, а с противоположной стороны вращается вал, соединённый с зубчатым колесом, находящимся внутри насоса. Когда возникает разница в частотах вращения корпуса и зубчатого колеса, насос сжимает рабочую жидкость во внутренней полости насоса. Это обеспечивает передачу вращающего момента к колесу машины, имеющему более сильное сцепление. Системы, основанные на насосах, имеют верхнюю и нижнюю границы прикладываемого давления, и внутреннее демпфирование во избежание гистерезиса. Новейшие системы с героторными насосами имеют компьютерное регулирование выходной мощности, что обеспечивает более высокую подвижность и исключает колебания.
Источник https://ru.wikipedia.org/wiki/Дифференциал_с_повышенным_внутренним_сопротивлением
| Другие журналы | Методика определения коэффициента блокировки дифференциала «Квайф» # 08, август 2015 DOI: 10.7463/0815.0786392 авторы: Фоминых А. Б.1, Жеглов Л. Ф.1
В настоящее время в качестве распространенных мер по повышение тяговых свойств автомобилей используют установку в трансмиссию дифференциалов повышенного трения, в частности, дифференциалов типа «Квайф». Степень улучшения тяговых свойств таких автомобилей может быть оценена либо экспериментально, либо теоретически зная коэффициенты блокировки установленных в трансмиссию дифференциалов. В статье рассмотрена методика расчета коэффициента блокировки дифференциала «Квайф», позволяющая на стадии проектирования определить числовые значения коэффициента блокировки такого дифференциала, и приводятся зависимости этого коэффициента от угла зацепления и угла наклона зубьев шестерен дифференциала. Список литературы
Публикации с ключевыми словами: трение, автомобиль, коэффициент полезного действия, дифференциал, сателлит, полуосевая шестерня, коэффициент блокировки Публикации со словами: трение, автомобиль, коэффициент полезного действия, дифференциал, сателлит, полуосевая шестерня, коэффициент блокировки Смотри также: Тематические рубрики: |
дифференциальных вопросов | Дифференциалы западного побережья
Передаточное число дифференциала, положения и шкафчики
Вопросы по дифференциалам
Ниже приведены некоторые из наиболее распространенных вопросов по дифференциалам, которые мы получаем. Наши специалисты по дифференциалам готовы ответить на ваши вопросы по осям и дифференциалам с понедельника по пятницу с 8:00 до 17:00 по стандартному тихоокеанскому времени.
Какое передаточное число мне нужно?
Дифференциальное передаточное число определяет, сколько раз приводной вал (или шестерня) будет вращаться за каждый оборот колес (или коронной шестерни).Итак, если у вас передаточное число 3,73: 1, ведущий вал поворачивается 3,73 раза за каждый оборот колеса.
Передаточное число рассчитывается путем деления количества зубьев коронной шестерни на количество зубьев ведущей шестерни. Чем выше число, тем ниже передаточное число: передача 5,29 имеет меньшее передаточное число, чем передача 4,10. При более низком передаточном числе приводной вал (и, следовательно, двигатель) поворачивается больше при каждом обороте колеса, передавая на колесо больше мощности и крутящего момента для любой заданной скорости. При движении по бездорожью желательны более низкие передаточные числа.Более высокие передаточные числа лучше подходят для движения по автостраде, поскольку они работают на более низких оборотах и обеспечивают лучшую экономию топлива.
Изменение размера шин влияет на передаточное число главной передачи. Переход с 30-дюймовой шины на 35-дюймовую шину изменяет передаточное число главной передачи примерно на 17%. Это может привести к выходу двигателя из «диапазона мощности» и снижению производительности и экономии топлива. Чтобы восстановить производительность, вы должны изменить передаточное число, чтобы компенсировать изменение размера шин. Если у вас изначально была передача 3,07, вам понадобится передаточное число примерно на 17% ниже, например 3.55. Если вы хотите улучшить внедорожные характеристики, вам может потребоваться передаточное число 4,10 или ниже.
Рекомендуемая частота вращения двигателя при скорости на шоссе
- 4 цилиндра : 2200 — 3200
- Цилиндр V6 : 2000 — 3200
- Малый блок : 1800 — 2800
- Большой блок : 1800 — 2600
- Дизель : 1600-2800
Ознакомьтесь с нашими удобными калькуляторами!
Полный перечень передаточных чисел зубчатого колеса и шестерни, доступных для вашего конкретного автомобиля или области применения, можно найти в нашем каталоге запчастей, расположенном в правом верхнем углу этой страницы.
Вернуться к началу
Нужна ли мне позиция или шкафчик?
Открытый дифференциал:
Большинство автомобилей поставляется с завода с «открытым» дифференциалом. Открытый дифференциал предназначен для движения автомобиля, а также позволяет одной шине вращаться быстрее, чем другой. (Во время поворота шина на внешней стороне поворота проходит более длинный путь, чем внутренняя шина) Такая конструкция обеспечивает плавное прохождение поворота без вредного износа шины.В ситуации с низким сцеплением (например: одна шина на грязи или льду) открытый дифференциал будет передавать мощность на шину с наименьшим сцеплением, что приводит к пробуксовке шины и отсутствию движения вперед.
Positractions / Limited-Slips:
Дифференциал ограниченного трения или позиционирования обычно использует муфты той или иной формы, которые связывают дифференциал, обеспечивая сцепление с обеими шинами. Муфты будут в некоторой степени проскальзывать, позволяя шинам поворачиваться на поворотах с разной скоростью. Некоторые дифференциалы повышенного трения более агрессивны, чем другие, а некоторые могут быть настроены или «предварительно нагружены» более или менее агрессивно.Узлы повышенного трения требуют специальной присадки к трансмиссионному маслу и могут дребезжать при повороте. Пакеты сцепления также могут изнашиваться со временем и требовать замены.
Блокировка дифференциалов:
Блокировка дифференциалов бывает различных форм, каждая из которых обеспечивает 100% сцепление с обоими колесами. Дифференциалы с автоматической блокировкой, такие как Detroit Locker или Lockright, не требуют вмешательства водителя. Выбираемые шкафчики, такие как ARB Air Locker, Eaton ELocker и Auburn ECTED, обычно работают как открытый дифференциал, пока водитель не выберет «заблокированный» режим.
Золотники:
Золотник не имеет движущихся частей и в основном превращает оси водителя и пассажира в единый вал оси. Никаких условий для прохождения поворотов не предусмотрено, поэтому стрекот шин неизбежен. Золотники лучше всего подходят только для гоночных приложений.
Для получения полного списка блоков позиционирования и дифференциалов блокировки, доступных для вашего конкретного автомобиля или приложения, обратитесь к нашему каталогу запчастей, расположенному в правом верхнем углу этой страницы.
В начало
Какое у меня передаточное число?
Самый простой способ — использовать идентифицирующие теги, информацию о спецификации или коды RPO.Этот метод подробно описан на нашей странице дифференциальной идентификации. Другой вариант — запросить у местного дилера по VIN-номеру. Все эти методы являются точными при условии, что предыдущий владелец не изменил зубчатое колесо на другое передаточное число.
Если метки отсутствуют или вы подозреваете, что передаточное число могло быть изменено предыдущим владельцем, выполните следующие действия, чтобы определить передаточное отношение: ИЛИ , вы можете открыть дифференциал и подсчитать количество зубьев коронной шестерни и шестерни. механизм.
Первый: Определите, есть ли у вас открытый или блокирующийся дифференциал / положение. (Пропустите этот шаг, если вы уже знаете). Когда трансмиссия находится в нейтральном положении или снят ведущий вал, поднимите оба задних колеса над землей и поверните одно колесо. Если другое колесо вращается в противоположном направлении или не вращается совсем, а карданный вал не вращается, ваш дифференциал открыт или у вас изношено положение. Если обе шины вращаются в одном направлении, у вас есть блокируемый дифференциал, функциональное положение или золотник.
Испытание передаточного числа открытого дифференциала : Поднимите одну сторону и поверните шину на 2 полных оборота, тщательно подсчитывая количество полных оборотов карданного вала или вилки шестерни. Количество оборотов карданного вала будет указывать на передаточное отношение зубчатого колеса и шестерни. Например, число оборотов на 3 ¾ означает, что у вас передаточное число 3,73. СОВЕТ : Удвойте количество оборотов шины и разделите результат на два для более точного результата.
Блокирующий дифференциал или работающий тест положительного передаточного числа : Поднимите обе стороны и поверните одну шину на 1 полный оборот, тщательно подсчитывая количество полных оборотов, которые делает карданный вал.Это ваше передаточное число. Другими словами, если ведущий вал поворачивается на 3 ¾ оборота, у вас, вероятно, передаточное число 3,73. СОВЕТ : Удвойте количество оборотов шины и разделите результат на два для более точного результата.
В начало
Есть ли у меня шкафчик для одежды или шкафчик?
Переведите коробку передач в нейтральное положение и домкратом оба колеса. Поверните одну шину. Если другая шина вращается в противоположном направлении, у вас открытый дифференциал, а если она вращается в том же направлении, у вас есть позиция или шкафчик.
Ознакомьтесь с нашими продуктами
Дополнительные ресурсы
Разъяснение отличий | CarExpert
При повороте автомобиля внутренние колеса проходят меньшее расстояние, чем внешние. Основная проблема, которую пытается решить дифференциал, — это позволить внешним колесам вращаться быстрее, чем внутренним, и предотвратить их волочение, чтобы не отставать.
Дифференциал состоит из ряда шестерен, соединяющих карданный вал автомобиля (вал, передающий мощность от двигателя) к разделенной оси.Помимо изменения скорости колес, дифференциал также работает для разделения крутящего момента между ними.
В автомобильной сфере стандартный тип дифференциала известен как открытый дифференциал. Однако доступны и другие типы, включая дифференциалы с блокировкой, дифференциалы повышенного трения (LSD) и дифференциалы с вектором крутящего момента, которые будут рассмотрены в отдельной статье.
Открытый дифференциал
Открытый дифференциал — это самый простой тип дифференциала, который сегодня встречается на автомобилях с низкими характеристиками.Он состоит из трех ключевых компонентов, а именно: внутренняя шестерня , коронная шестерня и ведущая шестерня .
Внутренняя передача включает шестерни, позволяющие колесам автомобиля вращаться с разными скоростями. Вместо сплошной балки, соединяющей колеса, оси разделены на две половины, каждая из которых имеет шестерню. Затем их соединяет другая шестерня, параллельная оси.
Кольцевая шестерня герметизирует узел внутреннего зубчатого зацепления и соединяет его с приводным валом через другую шестерню, известную как ведущая шестерня .
Хотите купить автомобиль для буксировки или для тяжелого бездорожья? Вы можете рассмотреть его передаточное число осей .
Это отношение числа оборотов, которое ведущая шестерня должна сделать за каждый оборот коронной шестерни. Например, передаточное число осей , равное 3: 1 , будет означать, что ведущая шестерня поворачивается 3 раза за 1 оборот коронной шестерни.
Транспортные средства, такие как Jeep Wrangler, а также некоторые автомобили и пикапы (особенно американские варианты, такие как Chevrolet Silverado и Ram 1500) могут предлагать выбор передаточных чисел осей.Чем выше передаточное число, тем больше крутящий момент.
Как показывает опыт, это означает, что автомобили с более высокими передаточными числами (при условии, что все остальное остается неизменным) имеют больший крутящий момент на более низких скоростях и, следовательно, больше подходят для буксировки за счет меньшей экономии топлива и более низкой максимальной скорости.
Помимо способности обеспечивать вращение колес с разной скоростью, ключевые преимущества открытого дифференциала по сравнению с типами, описанными ниже, заключаются в его меньшем весе, простоте и стоимости изготовления.
Основным недостатком открытого дифференциала является то, что в любой момент он может разделить крутящий момент между колесами только 50/50. Это означает, что крутящий момент по-прежнему передается на колесо без тяги, заставляя его вращаться без движения автомобиля.
Блокировка дифференциала
Блокирующиеся дифференциалы способны «заблокировать» внутреннюю передачу и другие компоненты дифференциального механизма, чтобы колеса вращались на одной оси с одинаковой скоростью.
Блокирующиеся дифференциалы часто используются во внедорожниках, причем основное преимущество перед открытым аналогом состоит в том, что до 100% доступного крутящего момента может быть направлено на колесо с тяговым усилием.
Для получения дополнительной информации о блокировке дифференциалов см. Более раннюю статью Пола Марика здесь .
Дифференциал повышенного трения (LSD)
Дифференциал повышенного трения призван предложить лучшее из обоих миров, позволяя использовать разные скорости вращения колес по оси, а также передавать большую долю крутящего момента на колесо с большим тяговым усилием.
Три основных типа LSD: механические LSD (на основе муфты), LSD с вязким механизмом и спиральные / Torsen (с измерением крутящего момента) .
В механическом LSD используется многодисковое сцепление (также известное как многодисковое сцепление ) в сочетании с нажимными кольцами и ведущей шестерней. Если автомобиль ускоряется, ведущая шестерня оказывает усилие на прижимные кольца, что заставляет их блокировать диски сцепления за счет трения, тем самым обеспечивая большее сцепление колес.
В двухстороннем механическом LSD давление также действует при замедлении автомобиля для обеспечения большей устойчивости при торможении.
Электронный LSD (eLSD) — это тип механического LSD, в котором компьютеры (а не механическое усилие от ведущей шестерни) могут управлять взаимодействием между сцеплением и нажимными кольцами для более быстрой реакции на движение автомобиля.
Как следует из названия, вязкие LSD используют вязкую муфту, в которой многодисковое сцепление залито густым маслом (вязкой жидкостью).
Жидкость служит той же цели, что и прижимные кольца в механическом LSD.В случае, если колесо вращается быстрее, чем его аналог (например, на скользкой поверхности), жидкость действует как источник трения, выравнивая скорость вращения обоих колес и воспроизводя эффект заблокированного дифференциала.
Хотя вязкий LSD более плавный в эксплуатации и требует меньшего обслуживания, чем его механический аналог, он не может полностью заблокироваться, чтобы направить 100% крутящего момента на колесо с тягой, так как начальная разница в скорости вращения между колесами требуется для жидкость для функционирования.
Torsen / Helical LSD — это еще один тип LSD, в котором вместо трения через прижимные кольца (которое в конечном итоге потребуется замена) используется набор червячных шестерен, чтобы обеспечить необходимое сопротивление для блокировки внутреннего зубчатого зацепления и, таким образом, распределения крутящего момента между колеса.
Помимо технического обслуживания, основным преимуществом дифференциала Torsen является его отзывчивость. В отличие от механического LSD, работающего по принципу «включено-выключено», червячная передача всегда связана с шестерней внутреннего дифференциала, что значительно улучшает отзывчивость.
Некоторые примеры автомобилей, использующих различные типы LSD, включают Mazda MX-5 (механический LSD в ручном варианте), Nissan 370Z (вязкий LSD) и Ford Mustang (Torsen LSD с высокопроизводительным вариантом 2.3L).
Дифференциальный — Физика автомобиля Pro
Дифференциальный блок состоит из одного входа и двух выходов. Дифференциалы всегда разделяют вход крутящий момент 50% на каждый выход. После этого происходит передача крутящего момента между выходами в зависимости от тип дифференциала и состояние входа и выхода.
Стандартный контроллер автомобиля выставляет дифференциал конфигурацию в разделе «Трансмиссия».
Блоки дифференциала могут использоваться в любом количестве и в любом сочетании (примеры трансмиссии). Смоделированы все ожидаемые и неожиданные эффекты.
- Передаточное число
- Передаточное отношение дифференциала на входе к выходу. Технические характеристики автомобилей обычно относятся к это соотношение как Конечное соотношение . Этот параметр является общим для всех дифференциальных типов.
Открыть
Стандартный открытый дифференциал, установленный на большинстве коммерческих автомобилей.
Видео: как работает дифференциал?
Заблокировано
Катушка, заставляющая оба выхода вращаться с одинаковой скоростью, со всеми побочными эффектами.
Заблокированные дифференциалы обычно используются в дрифте. В нормальных ситуациях автомобиль обычно отказываются рулить.
Вязкая
Выходы объединяются в зависимости от параметров.Состояние блокировки и передача крутящего момента зависят от разницы скоростей между обоими выходами.
- Предварительный натяг (Нм)
- Минимальный крутящий момент, который соединяет оба выхода.
- Силовая жесткость (%)
- Жесткость муфты между обоими выходами, когда на входе подается прямой крутящий момент (, мощность ). 0.0 — открытый дифференциал. 1.0 — это заблокированный дифференциал.
- Береговая жесткость (%)
- Жесткость муфты между обоими выходами, когда вход прикладывает обратный крутящий момент ( выбег ).0.0 — открытый дифференциал. 1.0 — это заблокированный дифференциал.
Вязкостной дифференциал можно настроить так, чтобы имитировать открытый дифференциал или, в крайнем случае, золотник, и практически любая комбинация между ними. Примеры:
| Тип | Предварительная нагрузка | Power Stiffnes | Береговая жесткость |
|---|---|---|---|
| Открыть | 0 | 0 | 0 |
| Заблокировано | (любой) | 1 | 1 |
| Коэффициент вязкости по замку (%) | 0 | % <1 | % <1 |
| Вязк. По крутящему моменту (Нм) | крутящий момент | 0 | 0 |
Пакет сцепления
Состояние блокировки и передача крутящего момента зависят от входного крутящего момента, включающего муфту.Они ведут себя как открытый дифференциал, когда крутящий момент не приложен или один из выходов не имеет сопротивления (т. е. когда колесо поднято).
Дифференциалы в этой категории включают Salisbury, Limited Slip (1-ходовой, 1,5-ходовой, 2-ходовой), Powerflow, Блокировка крутящего момента, VariLock …
- Предварительный натяг сцепления (Нм)
- Минимальная передача крутящего момента, обеспечиваемая муфтой сцепления. Выходы связаны этим значением.
- Пакет сцепления, трение
- Коэффициент трения пакета сцепления.
- Угол поворота (градусы)
- Угол рампы, применяемый, когда на вход поступает прямой крутящий момент (, мощность ).
- Угол наклона (градусы)
- Угол рампы, применяемый, когда на вход поступает обратный крутящий момент (, выбег, ).
Видео: Работа дифференциала повышенного трения (блок сцепления, углы рампы, 1-ходовой, 2-ходовой, 1,5-ходовой)
Видео: Общие сведения о дифференциале ограниченного скольжения (блок сцепления, предварительная нагрузка)
Смещение крутящего момента
Входной крутящий момент смещен между выходами пропорционально выходу с меньшим сопротивлением.Соотношение определяет, какой крутящий момент может быть смещен на выход с наибольшим сопротивлением. Они ведут себя как открытые дифференциал, когда крутящий момент не приложен или один из выходов не имеет сопротивления.
Дифференциалы в этой категории включают Torsen, Quaife, Truetrac, смещение крутящего момента / определение крутящего момента дифференциалы повышенного трения по передаточному числу дифференциалы …
- Предварительный момент затяжки (Нм)
- Минимальный крутящий момент для обоих выходов.
- Коэффициент мощности (n)
- Коэффициент n: 1 крутящего момента, который прикладывается к выходу с наибольшим сопротивлением, когда вход принимает передний крутящий момент ( мощность ).
- Передаточное число (n)
- Коэффициент n: 1 крутящего момента, который прикладывается к выходу с наибольшим сопротивлением, когда вход принимает обратный крутящий момент (, выбег, ).
Например, дифференциал Torsen 4: 1 можно настроить, установив предварительную нагрузку 0 и оба передаточных числа на 4.
Диагностика дифференциальных эффектов
Лучше всего использовать график вращения колеса на дисплее производительности. составная часть. Он показывает окружную скорость колеса для каждого колеса.Вы можете увидеть разницу скорость между левым и правым ведущими колесами, и сравните, как дифференциал влияет на нее в разные ситуации.
Вот диаграмма для открытого дифференциала при резком ускорении после поворота. Внутренний колесо теряет тягу и снижает ускорение:
Такая же ситуация с дифференциалом пакета сцепления по умолчанию . После минимального скольжения дифференциал блокируется и позволяет обоим ведущим колесам одновременно набирать тягу, обеспечивая лучшее ускорение:
Список литературы
http: // www.taylor-race.com/sites/default/files/understanding_differentials.pdf
http://www.racer.nl/tutorial/differentials.htm
http://www.teamhealeytexas.com/Technical%20Articles/Differentials1.htm
http://www.intothered.dk/simracing/differential.html
http://www.zhome.com/ZCMnL/tech/Torsen/Torsen.htm
Видео
Видео: как работает дифференциал?
Видео: Работа дифференциала повышенного трения (блок сцепления, углы рампы, 1-ходовой, 2-ходовой, 1,5-ходовой)
Видео: Общие сведения о дифференциале повышенного трения (блок сцепления, предварительная нагрузка)
Дифференциал.Настройки
пространство имен VehiclePhysics
{
открытый класс Дифференциальный: Блок
{
общедоступное перечисление Type {Open, Locked, Viscous, ClutchPack, TorqueBias};
[Сериализуемый]
Настройки публичного класса
{
// Тип дифференциала
общедоступный Тип type = Type.Viscous;
// Передаточное число дифференциала
[Диапазон (1,12)]
public float gearRatio = 3,7f;
// Настройки вязкого типа:
//
// Предварительная нагрузка: крутящий момент (Нм), необходимый для вращения шестерен дифференциала
// Жесткость: коэффициент блокировки (%) между обоими выходами
//
// 0.0 = Открытый дифференциал. Нет передачи крутящего момента между выходами.
// 1.0 = Заблокировано (катушка, ведущая ось). Выходы ведут себя как связанные с жестким стержнем.
предварительная загрузка публичного поплавка = 0,0f;
[Диапазон (0,1)]
public float powerStiffness = 0.2f;
[Диапазон (0,1)]
общественный поплавок CoastStiffness = 0.2f;
// Настройки типа пакета сцепления:
//
// Предварительная нагрузка: крутящий момент (Нм), необходимый для вращения шестерен дифференциала
// clutchPackFriction: отношение мощности к коэффициенту трения пакета сцепления (зависит от количества и состава)
// powerAngle: угол наклона (º) для режима мощности (~ 30-80º)
// CoastAngle: угол наклона (º) для режима наката (~ 30-80º)
//
// Примечание: значения трения сцепления выше 0.5 и низкие углы рампы (<45) могут заблокировать
// дифференциал только при инерции колеса (одно колесо поднято). Не очень реалистично.
public float clutchPreload = 50.0f;
[Диапазон (0,1)]
public float clutchPackFriction = 0.4f;
[Диапазон (10,90)]
public float powerAngle = 45.0f;
[Диапазон (10,90)]
общественный поплавок CoastAngle = 80.0f;
// Настройки смещения крутящего момента:
//
// Предварительная нагрузка: крутящий момент (Нм), необходимый для вращения шестерен дифференциала
// Соотношение: пропорция крутящего момента, который может быть передан с одного выхода на другой.//
// 1 = 1: 1 Открытый дифференциал. Оба выхода получают меньший момент сопротивления.
// 2 = смещение крутящего момента 2: 1. До двух раз больше крутящего момента на выходе с наименьшим сопротивлением
// можно перевести на выход с максимальным сопротивлением. Разделение крутящего момента 66% - 33%.
// 5 = смещение крутящего момента 5: 1. Разделение крутящего момента увеличивается до 20% - 80%
// Это дифференциал Торсена (5: 1).
Public Float TorquePreload = 0,0f;
[Диапазон (1,10)]
public float powerRatio = 5.0f;
[Диапазон (1,10)]
public float CoastRatio = 5.0f;
}
}
}
Как понижающие передачи и блокираторы влияют на ваш 4x4
Если вы новичок в использовании четырехколесного транспорта, то, вероятно, слышали о переключении передач и добавлении шкафчиков. Если вы представили, как переключаете трансмиссию с блокировками в кровати, мы говорим не об этом. Четырехколесные шестерни и рундуки могут превратить ваш грузовик с нуля на героя так же, как подвеска и шины.
В нашем '79 F-150 BluFerd мы недавно заменили 3.Передаточное число осей 50 с открытыми дифференциалами до 4.56s с Detroit Lockers. Изменения были огромными на бездорожье и были как хорошими, так и плохими на дороге. Вот как мы это сделали, что это значит и что мы обнаружили.
Основы нижней передачи
Осевые агрегаты имеют внутри зубчатое колесо с зубчатым венцом, которое преобразует вращение приводного вала во вращение полуоси, в основном совершая поворот на 90 градусов. Ведущая шестерня со стороны карданного вала имеет зубья, которые входят в зацепление и приводят в движение коронную шестерню со стороны полуоси.Отношение зубьев шестерни к зубьям коронной шестерни - это передаточное число.
При сборке полноприводного автомобиля с шинами большего размера мы рекомендуем использовать другое передаточное число, так как это поможет двигателю поворачивать большие и тяжелые шины. Мы часто рекомендуем переходить на «низшую» передачу - передачу, которая обеспечивает большее увеличение крутящего момента, как при переключении на более низкую передачу в вашей трансмиссии. Однако под более низким мы на самом деле подразумеваем более высокое числовое соотношение. Например, 4,56: 1 считается ниже 3.50: 1. Просто помните, что более низкие передачи - это более высокие числа. Чтобы лучше понять это, представьте, что ваш двигатель вкладывает определенное количество крутящего момента в каждое вращение приводного вала, а передаточное число умножает этот крутящий момент на каждый оборот шины. Если одно вращение приводного вала составляет 100 фунт-футов, тогда нижняя коронная шестерня 4,56 теперь дает 456 фунт-футов для поворота шины только один раз по сравнению с более высокой передачей 3,50, которая показывала только 350 фунт-футов.
Основы шкафчика
В то же время, что и переключение передач, мы часто рекомендуем переход с открытых дифференциалов на блокировку дифференциалов или каких-либо замков.Балка осевого дифференциала позволяет внутренним и внешним шинам поворачиваться с разной скоростью (отсюда и название дифференциал) при повороте. Каждый из них следует своей дуге / треку. Этот дифференциал обычно называют «открытым», что означает, что он передает мощность на колесо с наименьшим тяговым усилием. Из-за этого у большинства полноприводных автомобилей есть только два колеса, фактически движущихся по бездорожью, и если одно переднее и одно заднее колесо не имеют тяги одновременно, грузовик перестает двигаться вперед. Вот почему мы рекомендуем шкафчики, которые соединяют оба полуоси вместе для обеспечения лучшего движения вперед.
Запирающиеся шкафчики бывают разных стилей: автоматические шкафчики, запирающиеся шкафчики и катушки. У всех есть простая задача - передать мощность одинаково на оба колеса на концах полуосей. Два термина, которые могут вас запутать, - это блокировка центрального дифференциала и блокировка ступиц. Это части раздаточной коробки и ступиц переднего моста соответственно - ни то, ни другое не имеет значения для этой истории. Наши наиболее рекомендуемые типы шкафчиков - это автоматические шкафчики и шкафчики с возможностью выбора. Ограниченные проскальзывания не являются фиксаторами, поскольку они «ограничены» в распределении мощности на каждое колесо, в то время как катушки имеют нулевую дифференциацию между шинами, что затрудняет поворот транспортного средства, поскольку шины не могут вращаться с разными скоростями.
Пробег и стоимость
Переключение передач и рундуки - не дешевое обновление. Два Детройтских шкафчика обойдутся вам примерно в 1150 долларов; Две коробки передач Superior Axle и установочные комплекты для этих осей будут стоить еще 500 долларов. Плюс труд по установке. Сделать это самостоятельно возможно, но для этого потребуются специальные инструменты, что приведет к еще большим затратам.
Мы также обнаружили другие проблемы при врезании в оси. Оба задних тормоза требовали замены. Изношено ярмо задней шестерни.Требуется замена сальников переднего и заднего моста. Подшипники передней ступицы требовали переупаковки или замены. Проще говоря, установка шестерен и шкафчиков на старом грузовике требует гибкого бюджета, так как вам, возможно, придется получить больше новых деталей, чем планировалось, когда вы откроете эту банку с червями.
Экономия топлива улучшилась и ухудшилась с переключением передач и рулевого механизма, но в основном из-за более низких передач. Перед заменой мы проделали долгую поездку по шоссе, где передачи 3,50 показали 11,4 миль на галлон, а затем участок крутых горных подъемов, пробок по городу и тесты на бездорожье, где пробег упал до 7.4 мили на галлон. После переключения передач наш пробег по шоссе значительно упал до 9,2 миль на галлон, поскольку двигатель вращался намного быстрее, чтобы поддерживать скорость на шоссе. Тем не менее, горные, городские и внедорожные участки собрали 11,5 миль на галлон, потому что двигателю приходилось работать меньше, чтобы грузовик двигался и поднимался по крутым подъемам. В среднем, переключение передач на самом деле сэкономит нам топливо, но если вы добираетесь до дальних поездок по шоссе, то более высокие передачи 3,50 или, возможно, 4,10 - лучший вариант для вас - и как раз наоборот, если движение с остановками составляет вашу ежедневную работу. рутина.
Детройтский шкафчик имеет незаслуженную репутацию из-за того, что на улице нехорошо обходятся. На самом деле это обычно происходит из-за неравномерного давления в шинах, которое заставляет внутренние муфты агрессивно блокироваться и разблокироваться при движении по улице. Часто это усугубляется короткой колесной базой и механической коробкой передач. Поддержание равного давления в шинах и одинаковой нагрузки на дороге может значительно снизить печально известную индивидуальность Детройта.
Просмотреть все 6 фотоTorsen® Traction
Сегодняшняя запись Ask Torsen пришла нам по электронной почте от владельца HMMWV Адама.Спрашивает:
Здравствуйте,
Я изучал, как передний и задний дифференциал Torsen T-1 работают на бездорожье. Я сам использую дифференциал в своем Хамви 94-го года. Мое замешательство в разнице происходит из-за коэффициента смещения крутящего момента и того, что именно подразумевается под соотношением 4,5: 1. Я читал, что это количество крутящего момента, с которым может справиться дифференциал , и все еще остается заблокированным .
Я [сформулирую] свой вопрос [как] сценарий:
Одно колесо находится на поверхности с низким сцеплением I.E. мокрый камень. Другое колесо находится на поверхности с высоким сцеплением. Допустим, первое колесо получает 100 единиц крутящего момента, а другое колесо - 450 единиц крутящего момента.
Что именно происходит, когда колесо с высоким тяговым усилием начинает превышать 450 единиц крутящего момента? Становится ли дифференциал открытым и теряет все свои возможности блокировки? Если колесо, крутящий момент которого превысил 450 единиц, теперь получает 500 единиц крутящего момента, каков именно результат? Никто? ИЛИ может ли дифференциал просто не приспособиться к дополнительному крутящему моменту, поэтому, хотя я могу послать 600 единиц крутящего момента, дифференциал отправляет только 100 единиц в одну сторону и 450 единиц в другую сторону? И тогда сам дифференциал поглощает лишние 50 фунт-футов?
Я спрашиваю, потому что я разговаривал с человеком о воздушных шкафчиках и о том, насколько технически их TBR бесконечен: 1, что означает, что Torsen не может сравниться, потому что теоретически не может передавать бесконечный крутящий момент на колесо с высоким тяговым усилием?
Кстати, как передаточное отношение коронной шестерни дифференциала взаимодействует с TBR? Входной крутящий момент умножается на передаточное число коронной шестерни, а затем делится на TBR, верно?
С уважением,
Адам
Адам,
Спасибо, что связались с Торсеном.Самый простой способ концептуализировать коэффициент смещения крутящего момента (TBR) - рассматривать его как коэффициент тяги. Это показывает, насколько допускается различие от одной стороны к другой; если уровень TBR превышен, дифференциал «откроется», и произойдет вращение или дифференциация. Если соотношение тяги с одной стороны на другую меньше TBR, дифференциал останется заблокированным. Например, если TBR составляет 4: 1, дифференциация (или вращение) не произойдет, если ваша шина с низким сцеплением не будет иметь сцепления менее от сцепления с шиной с высоким сцеплением.
Дифференциалы повышенного трения (LSD), как и Torsen, работают, создавая внутреннее трение под нагрузкой. Это трение обеспечивает сопротивление склонности одной шины к скольжению. Различные типы ЛСД делают это по-разному; традиционные агрегаты «posi» делают это с помощью муфт. Дифференциалы с косозубой шестерней (например, Torsen) создают трение за счет сил, создаваемых их шестернями. Рейтинг TBR дифференциала зависит от того, сколько трения создается внутри.
Еще один способ думать о TBR: он также представляет собой максимальное соотношение распределения крутящего момента из стороны в сторону.Это связано с вашим вопросом о шкафчике; простая формула состоит в том, что шина с высоким сцеплением получает (до) столько, сколько может выдержать сторона с низким сцеплением, умноженная на TBR. Итак, T (высокий) = T (низкий) X TBR. Это обязательно означает, что Torsen требует некоторого количества реактивного момента на обоих выходах, чтобы иметь возможность действовать против него. Обычно это результат контакта шины с землей.
Теперь вы, наверное, видите, что в экстремальных ситуациях, например, когда шина полностью отрывается от земли, нулевое значение X TBR по-прежнему равно нулю.Так что да, в этом случае Torsen ограничен. Но именно поэтому продукт классифицируется как дифференциал повышенного трения . Однако имейте в виду, что я сказал, что Торсен требует некоторой реактивной нагрузки с обеих сторон, чтобы противостоять ему. Хотя обычно это реакция на сцепление шины с дорогой, это не единственное средство обеспечения реактивного крутящего момента; он вполне может исходить от тормозной системы. Тормоза автомобиля вполне способны обеспечить отрицательный крутящий момент на оси, с которым работает дифференциал.Фактически, военные, по крайней мере, раньше обучали водителей HMMWV использовать технику, называемую модуляцией торможения, чтобы делать именно это (хотя я не знаю, применяется ли это до сих пор).
И наоборот, чтобы предотвратить полное отсутствие тяги в экстремальной ситуации, такой как подъем шины, на транспортном средстве должна быть фактическая блокировка дифференциала. У шкафчиков, как сказал ваш друг, по сути бесконечность: 1 TBR. Они способны передавать 100% доступного крутящего момента на любую шину.Вместо того, чтобы создавать внутреннее трение для сопротивления скольжению, шкафчики обычно имеют какой-то элемент, который обеспечивает прямое физическое препятствие для скольжения. Это может быть зацепление шлицевого или собачьего сцепления, или, возможно, использование односторонней муфты с храповым механизмом для движения. С учетом сказанного, есть много других компромиссов, связанных с блокировкой дифференциала, например, ухудшение маневренности автомобиля.
Что касается передаточного числа главной передачи, оно не имеет никакого отношения к TBR. Кольцо и шестерня влияют на то, насколько умножается крутящий момент карданного вала, когда он применяется к дифференциалу, но это его единственное реальное участие.
Итак, что касается вашего примера - я проведу вас через несколько сценариев, чтобы вы могли увидеть взаимодействие крутящего момента в процессе. Ваш дифференциал имеет TBR 4,5: 1, и мы скажем, что потенциально из трансмиссии и раздаточной коробки на задний карданный вал выходит крутящий момент 200 фунт-фут. В этом примере соотношение колец и шестерни на оси составляет 3: 1. Таким образом, это может означать, откуда берутся использованные вами 600 фунт-фут.
Сценарий 1) Теперь, если обе шины могут выдерживать 300 фунт-фут крутящего момента (каждая) до разрыва, дифференциал принимает 600 фунт-фут и равномерно делит его на каждую сторону без каких-либо различий.Итак, на каждую шину подается 300 фунт-фут (здесь я игнорирую редуктор ступицы HMMWV). В этом случае обе шины обладают максимальным сцеплением, но не достигают точки скольжения.
Сценарий 2) Если вместо этого обе шины могут выдерживать 450 фунт-футов до того, как они проскользнут, распределение крутящего момента по-прежнему будет по существу 50/50 с 300 фунт-фут в обе стороны. Разница в том, что шины комфортно ниже своего предела скольжения.
Сценарий 3) На этот раз одна шина (из сценария 2) внезапно сталкивается с падением тяги и падает, скажем, до 150 фунт-футов, Torsen немедленно берет эти 150 и пытается умножить на свое TBR.Этот может позволить дифференциалу передавать до 675 фунт-футов на шину с высоким сцеплением - , если у был достаточный крутящий момент, передаваемый на ось, чтобы поддерживать это. Но в данном случае нет, так как у нас всего 600 фунт-футов, поэтому только 450 доступны для отправки на сторону с высокой тягой. Так совпало, что мы сказали, что 450 фунт-фут - это предел тягового усилия шины, поэтому мы снова максимизируем тягу обеих шин, и никакой дифференциации не произошло.
Сценарий 4) Теперь предположим, что дальше по трассе шина встречает еще одну точку с низким сцеплением.На этот раз сцепление шины будет поддерживать только крутящий момент 100 фунт-фут. Опять же, дифференциал немедленно смещает крутящий момент в сторону высокого тягового усилия в пределах своего TBR. Таким образом, сторона с низким сцеплением получает только 100 фунт-футов, а дифференциал снова умножает это и обеспечивает 450 фунт-фут в сторону с высоким сцеплением. Опять же, шина с высоким сцеплением получает максимальный крутящий момент, прежде чем она проскользнет. Однако, как вы отметили, 450 + 100 = 550. Итак, где же недостающие 50 фунт-футов?
Ответ на этот вопрос и дальнейшее зависит от водителя.Если вы случайно заметили, что тропа местами скользкая после прохождения сценария № 3, возможно, вы немного снизили газ и позволили крутящему моменту, идущему на ось, немного упасть. В этом случае, возможно, крутящий момент снизится до (или ниже) нового порогового значения в 550 фунт-фут. Если это так, шины снова имеют максимальное сцепление с дорогой, и грузовик продолжает движение. Никакого проскальзывания или дифференциации не произошло.
С другой стороны, если вы оставались на дроссельной заслонке прямо через это - и это затрагивает суть вашего вопроса - это становится другой историей.Крутящий момент, как и другие области физики, основан на равной и противоположной реакции. Предел общего тягового усилия оси остается 550 фунт-футов. Следовательно, крутящая нагрузка, передаваемая на ось, не может превышать тяговое усилие, которое ее поддерживает. Итак, эти лишние 50 фунт-фут исчезают, или, точнее говоря, они перестают существовать. Крутящий момент системы падает, по крайней мере, до тех пор, пока не будет восстановлено сцепление с дорогой и все будет в порядке.
Если вы продолжите попытки добавить больше мощности в этот момент, вы в основном превратите избыточную мощность в вращение колеса.Происходит дифференциация, и если результирующая разгрузка достаточна, чтобы позволить двигателю набрать обороты, это превращается в чрезмерное вращение шины. Однако даже в то время, когда это происходит, Torsen по-прежнему передает 450 фунт-футов в сторону с высоким сцеплением, пока сторона с низким сцеплением все еще может управлять своими 100 фунтами-футами. Итак, вы все равно двигаетесь вперед.
Сценарий 5) На этот раз вы действительно поднимаете шину с земли, возможно, при пересечении канавы. Как мы уже говорили выше, шина в воздухе может поддерживать нулевой крутящий момент и ноль, умноженный на 4.5 по-прежнему равняется нулю. Но здесь вы можете немного надавить на педаль тормоза, чтобы создать тормозную нагрузку, скажем, 100 фунт-футов. Torsen отрабатывает тормозную нагрузку так же, как и тяговую нагрузку, а затем сценарий 4 по существу повторяется. Однако на этот раз, поскольку вы нажали ногой на тормоз, у вас не так много шансов раскрутить шину с низким сцеплением.
Сценарий 6) В одной последней ситуации, допустим, повторяется сценарий №3, за исключением того, что на этот раз шина с высоким сцеплением имеет предел всего 400 фунт-фут до проскальзывания.Опять же, Torsen хотел бы поднять на него до 450 фунт-футов, но это превышает тяговые способности шины. На этот раз, если вы останетесь на газе, вы рискуете привести к потере сцепления обеих шин и пробуксовке. В этом случае обе шины потенциально могут быть перегружены. Дифференциал все еще работает, пытаясь сбалансировать крутящую нагрузку с ограничениями сцепления шин, но, если вы не уменьшите крутящий момент трансмиссии, вы заставите их насыщаться и вырваться наружу.
В конечном итоге все сводится к сцеплению шин.Торсен работает, чтобы попытаться максимизировать эффективность шин до точки, где начинается скольжение, хотя у этого есть некоторые ограничения. Я знаю, что это довольно длинный ответ на то, что, вероятно, кажется основным вопросом, но важно понимать различные ситуации, которые могут возникнуть, чтобы объяснить, что происходит в одной конкретной.
Часть 2 - Дифференциалы с ограниченным скольжением - Дорожные и гоночные трансмиссии
На характеристики блокировки пластинчатых LSD влияет ряд других факторов.Например, фрикционные материалы пластины, характеристики тарельчатой шайбы и количество сопрягаемых поверхностей пластины. Внешние факторы, такие как вес автомобиля, распределение веса, тяговое усилие шин и мощность двигателя, также влияют на то, насколько хорошо блокируется дифференциал. Например, маломощный, легкий переднеприводный автомобиль на гравии не так эффективно блокирует LSD, предназначенный для тяжелого заднеприводного тягача.
Некоторые LSD относятся к процентной блокировке, обычно это блокировка от 100% до 25%.К сожалению, эта цифра сбивает с толку и не имеет отношения к современным ЛСД. ZF положила начало этой тенденции, поскольку они не хотели раскрывать углы рампы в транспортных средствах, поскольку это было коммерческой тайной. Вместо этого они опубликовали процентную ставку, чтобы показать, насколько они агрессивны. Этот процент относится как к ускорению, так и к замедлению, поскольку линейные изменения равны. Современные LSD способны полностью заблокироваться, если это необходимо, и обычно имеют неровные пандусы. Это делает показатель% блокировки бесполезным в качестве инструмента сравнения.
LSD с покрытием предлагают огромную гибкость и могут быть настроены в соответствии с вашим автомобилем, обеспечивая агрессивность, необходимую для мощности, и стабильность при торможении. Для более мощных транспортных средств и транспортных средств, склонных к подъемным колесам, пластинчатые LSD значительно выигрывают, поскольку весь крутящий момент может передаваться на колесо с захватом. Эта блокировка по запросу дает водителю полный контроль, повышая уверенность и сокращая время прохождения круга. В автоспорте LSD с гальваническим покрытием значительно улучшают характеристики и управляемость.Дорожные автомобили также выигрывают от покрытых LSD, поскольку они позволяют передавать больший крутящий момент на дорогу и улучшают контроль над транспортным средством.
Электронные дифференциалы с векторизацией крутящего момента
Дифференциалы с векторизацией крутящего момента, возможно, являются наиболее сложным типом дифференциалов. Они основаны на использовании датчиков современного транспортного средства для точного расчета, сколько крутящего момента должно поступать на каждое колесо или каждую ось. Используя такую информацию, как: индивидуальная скорость колеса, положение дроссельной заслонки / тормоза, угол поворота, поперечная / продольная сила G, компьютер вычисляет, какой крутящий момент передать на каждое колесо, чтобы ускорить прохождение поворотов.
Поскольку это очень сложный тип дифференциала, его обычно можно приобрести только непосредственно у производителя. Каждый производитель немного отличается в своей реализации, но при обнаружении пробуксовки крутящий момент уменьшается на это колесо, позволяя передавать больший крутящий момент на колеса с захватом. Тот же процесс происходит, когда компьютер чувствует, что машина должна более или менее агрессивно проходить повороты, в результате чего вы можете сделать поворот быстрее. По прямой они позволяют более точно передавать крутящий момент на каждое колесо, увеличивая мощность, которую вы можете подавить.
В современных автомобилях обычно используется вектор крутящего момента между передней и задней осями. На некоторых полноприводных автомобилях они запрограммированы на передний привод для экономии топлива и включают заднюю ось только при обнаружении пробуксовки колес. Компьютер реагирует так быстро, что водитель даже не замечает, что колеса начали вращаться. Другие автомобили явно более смещены назад, например, Nissan GT-R может передавать 98% мощности сзади, но только максимум 50% вперед.
У электронных систем вектора крутящего момента не так много недостатков, однако их самая большая проблема - это стоимость ремонта, если что-то пойдет не так.Сложные компьютерные микросхемы, датчики, гидроприводы и т. Д. Дорого ремонтировать. При серьезной модификации автомобиля заводская установка вектора крутящего момента может не реагировать так, как вы хотите, поскольку оно не может учитывать модификации, что может снизить производительность. Единственная другая причина, по которой вы можете захотеть удалить систему вектора крутящего момента и установить традиционный LSD, связана с личными предпочтениями. Некоторым людям просто не нравится принцип работы вектора крутящего момента, и они могут найти его слишком агрессивным или недостаточно агрессивным.
Электронные дифференциалы на основе тормозов
Электронные дифференциалы на основе тормозов не являются настоящими дифференциалами повышенного трения, однако они основаны на той же технологии, что и дифференциалы с векторизацией крутящего момента. Вместо того, чтобы уменьшать крутящий момент на вращающемся колесе, тормоз используется для его замедления. Поскольку дифференциал является стандартным открытым дифференциалом, когда на вращающееся колесо прикладывается тормоз, возникает ложное ощущение сцепления с дорогой, позволяя передавать равное количество крутящего момента на колесо с захватом.Хотя это устраняет некоторые недостатки открытого дифференциала, тормозимое колесо все же не передает этот крутящий момент на землю.
По сравнению с дифференциалом с векторизацией крутящего момента, дифференциалы на основе тормозов уменьшают мощность и не так эффективны. Однако они лучше, чем открытые дифференциалы, и могут быть разницей между застреванием в грязи или нет. К счастью, обновление их с помощью ATB - отличный выбор, значительно улучшающий их производительность. ATB очень хорошо работает с LSD на основе тормозов, так как к прялке нужно приложить лишь небольшое тормозное усилие, чтобы передать большой крутящий момент на колесо с захватом.
Другие LSD
Существуют и другие типы дифференциалов повышенного трения, которые не часто используются из-за их устаревшей конструкции. К ним относятся кулачок и собачка, шкафчик Detroit и дифференциал с фиксированным значением.
Передаточное отношение крутящего момента | автомобили с полным приводом, автомобили 4x4, грузовики с полным приводом, 4motion, quattro, xDrive, SH-AWD, Haldex, Torsen, wiki
Что означает «распределение крутящего момента до 100% на ось с тягой»? Представьте себе тот же Subaru Legacy MT с разделением 50/50 «при нормальных условиях».Теперь представьте, что задние колеса находятся на льду, на роликах или поднимаются в воздух. Если вы нажмете педаль акселератора, задние колеса будут пытаться вращаться без какого-либо сопротивления. Из-за отсутствия сопротивления крутящий момент, прилагаемый к задним колесам, близок к нулю. Subaru, которую мы используем в примере, имеет блокировку межосевого дифференциала с вискомуфтой. Вязкостная муфта нагревается и блокирует межосевой дифференциал. Это предотвращает пробуксовку задних колес и передает крутящий момент двигателя на передние колеса.Когда задние колеса находятся в воздухе и мы предполагаем, что вискомуфта полностью заблокирована, 0% доступного крутящего момента двигателя идет на задние колеса, а 100% доступного крутящего момента идет на передние колеса.