Самоблокирующийся дифференциал что это такое: Как работает самоблокирующийся дифференциал и как он влияет на управляемость автомобиля

Блокировка дифференциала своими руками при желании может быть выполнена в редукторе ведущего моста любого автомобиля. У водителя, который использует свой автомобиль исключительно на дорогах с твердым покрытием, желание заблокировать дифференциал, скорее всего, никогда не возникнет. Другое дело – любители покорять бездорожье.

Назначение дифференциала

При повороте автомобиля колеса, находящиеся ближе к центру кривизны траектории, проходят меньший путь, чем те, что вращаются по наружной дуге. Различны также их скорости. А так как привод без дифференциала вращает оба колеса одной оси с одинаковой скоростью, одно из них начинает пробуксовывать. Это повышает износ протектора и ухудшает управляемость автомобиля. Дифференциал позволяет ведущим колесам вращаться с разными скоростями.

Пока ведущая ось хорошо контактирует с дорогой, это устройство работает без нареканий. Но стоит ухудшиться сцеплению с дорогой под одним из колес, например, при попадании на лед или жидкую грязь, как вращаться будет только оно одно. Колесо с большим коэффициентом сцепления перестает крутиться, а автомобиль останавливается. Если же заблокировать дифференциал, такого происходить не будет. Поэтому заблокированный дифференциал улучшает проходимость машины на труднопреодолимых участках пути.

Если у автомобиля одна ведущая ось, то дифференциал у него тоже один – между колесами этой оси. У машины с постоянным приводом на 4 колеса – их три. По одному между колесами каждой оси плюс один межосевой.

Устройство

Принцип работы выше названного агрегата одинаково, где бы ни был он установлен. В основу классического автомобильного дифференциала положена планетарная передача. Карданный вал вращает ведущую шестерню редуктора моста. Ее вращение передается ведомой зубчатке. А так как она прикреплена к корпусу дифференциала, тот движется вместе с ней. От корпуса вращающий момент при помощи независимых друг от друга шестерен, называемых сателлитами, передается на полуоси. Скорость вращения карданного вала делится между полуосями не поровну. Однако, при любом соотношении скоростей их сумма – величина всегда постоянная.

Виды блокировок:

• автоматическая;
• принудительная, включаемая водителем.

По способу управления блокированием:

• механическая;
• электромеханическая;
• гидравлическая;
• пневматическая.

Автоматическое блокирование дифференциала

Самоблокирующийся дифференциал – это механизм, который при определенных условиях переключается и, превращаясь в прямую передачу, начинает делить скорость вращения карданного вала между полуосями поровну. Дифференциалы с блокировкой-автоматом могут самостоятельно блокироваться в зависимости от значения одного из двух параметров:

• разницы угловых скоростей полуосей. В эту группу входят дифференциалы с дисковой блокировкой, кулачковые, с вискомуфтой и работающие по формуле Фергюсона;
• передаваемого полуосям крутящего момента.

Как сделать

Достаточно ли будет ее жесткости, вы узнаете после сборки на испытаниях вашей самоделки. Пружина предназначена для того, чтобы прижимать сателлиты к корпусу дифференциала. От этого под действием силы трения сателлиты будут медленнее вращаться вокруг своей оси. Чем больше будет сила трения, тем ровнее станет делиться скорость вращения карданного вала между полуосями. Металлические втулки нужны для того чтобы исключить соприкосновение сателлитов с пружиной.

Какая блокировка лучше

Ответ на этот вопрос зависит от того, какой у вас автомобиль и где вы на нем ездите. Поэтому скажем всего несколько слов об особенностях разных типов блокировок.

• Принудительная ручная блокировка. Преимуществом является полное включение и выключение ее в нужное время и, как следствие, лучшая проходимость транспортного средства. К недостаткам можно отнести необходимость заблаговременного включения и обязательного выключения.
• Автоматическая блокировка. Включение и выключение без участия водителя – безусловное преимущество. Заметная инерционность – ее явный недостаток.

Самоблокирующийся дифференциал — Carraro S.

ПРЕДПОСЫЛКИ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ОПИСАНИЕ

Настоящее изобретение относится к самоблокирующемуся дифференциалу, содержащему: зубчатые колеса и кольцевое колесо с внутренними шлицами с соответствующей полуосью поддерживаются с возможностью вращения,

фрикционная муфта, расположенная между каждой коронной шестерней и упомянутым водилом шестерни, чтобы сделать соответствующий полуосевой вал единым целым при вращении с упомянутой водилой шестерни, и

устройство для зацепления соответствующей муфты, находящейся между каждой муфтой и зубчатым венцом соответствующего зубчатого колеса, причем указанное устройство включает в себя первый и второй элементы зацепления, которые могут смещаться под углом друг к другу и, соответственно, вращаться вместе с задней частью венца и соответствующую полуось.

Дифференциал такого типа известен из патента Великобритании GB-A-138565.

В обычных самоблокирующихся дифференциалах, в частности, для использования на переднем ведущем мосту полноприводных сельскохозяйственных тракторов, коронные колеса установлены с возможностью свободного скольжения в осевом направлении на короткое расстояние на соответствующей полуоси, чтобы активировать соответствующие муфты путем сжатие соответствующего набора фрикционных дисков каждый раз, когда крутящий момент передается от дифференциала на полуоси.

Осевое скользящее движение и последующее сжатие фрикционных дисков, которое приводит в движение полуось с той же скоростью вращения, что и водило шестерни, осуществляется компонентом тяги на сторонах зацепляющихся зубьев между венцами и планетарные шестерни вдоль осевого направления полуоси. Чтобы эта осевая тяга развивалась таким образом, чтобы успешно заблокировать дифференциал, к обеим полуосям должен быть приложен достаточный крутящий момент сопротивления. Этот крутящий момент обусловлен сопротивлением трактора движению и сопротивлением качению, возникающим между передними ведущими колесами трактора и землей, на которую они воздействуют.

Однако, когда одно из двух передних ведущих колес сталкивается с очень плохим сцеплением с дорогой, например, в грязи, снегу, льду и т. д., может случиться так, что момент сопротивления, противодействующий крутящему моменту, создаваемому на полуоси за счет дифференциал становится настолько низким, что к сторонам зацепленных зубьев между коронными шестернями и планетарными шестернями оказывается недостаточное осевое усилие, чтобы произвести эффективное сжатие фрикционных дисков. В этом случае то колесо, которое находится в состоянии плохой тяги, начнет буксовать, тем самым теряется блокирующее действие дифференциала.

Подобное состояние может возникнуть, например, когда одно из колес поднимается над землей из-за восходящих неровностей поверхности земли.

Чтобы частично устранить такие недостатки, в патенте Великобритании № 138,565 предлагается увеличить сжатие диска сцепления во время работы с обеспечением наклонных устройств, расположенных между сцеплением и зубчатым венцом на каждом венце колеса. При предлагаемой конструкции рамповые устройства производят осевое сжатие дисков сцепления при передаче крутящего момента на полуось в любом направлении вращения того же и, следовательно, либо в направлении движения автомобиля, оснащенного таким дифференциалом. механизм.

Таким образом, по сути, каждый раз, когда происходит передача крутящего момента, приводящего или составляющего крутящего момента, между полуосью и соответствующей короной, диски сцепления будут одинаково сжаты, таким образом стремясь удерживать каждую полуось по отношению к носитель шестерни.

Для того, чтобы это не мешало дифференциальному дроблению движения при повороте, поэтому необходимо, чтобы тормозная способность фрикционных дисков или осевая тяга, развиваемая аппарельными устройствами, была ограничена, и соответственно ограничена дифференциальная эффективность запирания. Этот недостаток усугубляется, когда дифференциал установлен на передней, ведущей и рулевой оси переднеприводного транспортного средства. Фактически, из-за того, что передние колеса в управляемом состоянии движутся по пути с большим средним радиусом, чем у задних колес, они имеют тенденцию замедлять транспортное средство по сравнению со скоростью движения, определяемой задними колесами. Эту проблему обычно устраняют, разделяя передачу движения таким образом, чтобы касательная скорость передних колес при прямолинейном движении была несколько выше, чем скорость задних колес; однако по мере увеличения угла поворота эта разница в скорости уменьшается до отрицательных значений при прохождении крутых поворотов. В этом случае дифференциал по патенту Великобритании 138,565 имеет тенденцию блокироваться и препятствовать, если не полностью блокировать, рулевое управление.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Задача, лежащая в основе настоящего изобретения, заключается в создании самоблокирующегося дифференциала, приспособленного для установки на одну или обе оси переднеприводного транспортного средства, конструкция которого обеспечивает правильную работу даже при наличии больших различий в скорости движения. противодействующий крутящий момент, противодействующий двум полуосям, по меньшей мере, в одном из направлений движения, тем самым устраняя все недостатки, присущие известному уровню техники.

Эта проблема решается в соответствии с изобретением с помощью самоблокирующегося дифференциала указанного выше типа, отличающегося тем, что упомянутые зацепляющие элементы эффективно включают соответствующую муфту при смещении под углом друг к другу в одном из двух направлений вращение соответствующей полуоси.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

Особенности и преимущества изобретения станут более очевидными из следующего подробного описания предпочтительного, но не исключительного варианта его осуществления, показанного в качестве примера, а не ограничения, на прилагаемых чертежах, где :

РИС. 1 — вид в разрезе самоблокирующегося дифференциала передних ведущих мостов сельскохозяйственных тракторов по данному изобретению;

РИС. 2 и 3 представляют собой подробные виды в разрезе по линиям II-II и III-III на фиг. 1;

РИС. 4 представляет собой детальный вид в разрезе того же дифференциала по линии IV-IV на фиг. 2; и

РИС. 5 представляет собой вид в разрезе модифицированного варианта осуществления дифференциала согласно изобретению.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

Как показано на ФИГ. 1-4 чертежей, дифференциал 1 содержит водило или шестерню 2, образованную из двух половин 3, 4, соединенных между собой винтами 5 за одно целое. Винты 5 также крепят коническую зубчатую колесо 6 к корпусу 2. Корпус 2 поддерживается с возможностью вращения, как с помощью конических роликоподшипников 9, внутри передней оси 8, показанной лишь частично, сельскохозяйственного трактора.

Зубчатый венец 6 получает движение через коническую шестерню 7, с которой он находится в зацеплении.

В корпусе 2 поддерживаются две шейки 10, расположенные крестообразно, каждая из которых несет пару планетарных шестерен 11 для вращения на холостом ходу. Упомянутые планетарные шестерни 11 входят в зацепление с парой коронных шестерен, обычно обозначенных позициями 12а и 12d соответственно.

Ведомые колеса 12а, b выполнены, в свою очередь, унитарными по вращению с соответствующими полуосями 13а, b, каждое из которых соединено с одним колесом (не показано) передней оси.

Каждое зубчатое колесо имеет зубчатый венец 15 с внутренними шлицами и зубчатый венец 16, которые конструктивно независимы друг от друга. Кольцевое колесо 15 имеет шлицевое центральное отверстие 17, находящееся в скользящем зацеплении со шлицевым концом соответствующей полуоси 13а, b, и радиальный внешний фланец 18, расположенный в промежуточном месте между внешней шлицевой секцией 19 и цилиндрической внешней секцией 20.

Шпоночные шпонки на шлицевом участке 19 представляют собой ряд фрикционных дисков 21, чередующихся с фрикционными дисками 22. Последние выполнены за одно целое по направлению вращения с корпусом 2 четырьмя радиальными выступами, входящими в четыре радиальные канавки 23, выполненные в каждом корпус половина 3, 4.

Узел 21, 22 фрикционной пластины образует фрикционную муфту, выполненную с возможностью образования полуоси 13a, b, с которой он связан за одно целое с корпусом 2.

Со ссылкой на ФИГ. 1-4, на фланце 18 расположены две противоположные плоские поверхности 25, 26; первая расположена близко к узлу 21, 22 диска сцепления, а вторая обращена к соответствующей плоской поверхности 27 зубчатого венца 16, при этом указанная шестерня 16 установлена ​​с возможностью вращения на цилиндрической секции 20.

Каждая из поверхностей 26, 27 сформирована с соответствующим рядом насечек, обозначенных соответственно цифрами 28 и 29.

Все вырезы 28, 29 имеют каплевидную форму в плане и пилообразную форму в сечении по средней окружной линии, тем самым определяются грудка 30 и спинка или низ 31, лежащие под углом А к плоскости соответствующего поверхности 26, 27. Указанный угол А варьируется от 30° до 80°, предпочтительно от 45° до 75°.

Выемки 28, расположенные на поверхности 26, ориентированы таким образом, чтобы сужающийся конец каплевидной формы совпадал с направлением вращения соответствующей полуоси 13a, b при движении трактора на переднем ходу, тогда как выемки 29на поверхности 27 ориентированы в противоположном направлении. Направление вращения на передаче переднего хода указано стрелками на фиг. 2 и 3.

Шарик 35 помещается между каждой парой соответствующих пазов 28, 29.

Регулировочное кольцо 36 обеспечивает регулировку регулировочного кольца на свободном конце каждой полуоси 13а, коронного колеса 12а, b и кольцевого колеса 15. для поддержания заданного зазора между упомянутыми коронными шестернями 12а, b и планетарными шестернями 11 независимо от осевой нагрузки, которой могут подвергаться шестерни 12а, b.

Дифференциал 1 работает следующим образом.

Коническая зубчатая шестерня 6 получает свое движение через коническую шестерню 7 и приводит во вращение корпус или водило 2 на подшипниках 9. , а через полуоси 13а, б к передним опорным колесам трактора.

В условиях прямолинейного движения на передаче переднего хода зубчатый венец 16 каждого зубчатого колеса 13a, b будет смещен под углом по отношению к соответствующему зубчатому венцу 15 под действием противоположно действующих приводного и противодействующего крутящих моментов, соответственно индуцированных на полуоси коронными колесами и сопротивлением качению колеса. Угловое смещение происходит в направлении, в котором выступы 30 обращенных друг к другу вырезов 28, 29имеют тенденцию к максимальному удалению друг от друга.

Соответственно, шарики 35 будут вынуждены подниматься вверх по задней части или днищу 31 соответствующих выемок 28, 29 и вызывать перемещение зубчатого венца 15 в осевом направлении от соответствующего зубчатого венца 16 и узла диска сцепления 21, 22 до сжимаются и блокируют каждую полуось относительно водила или картера 2.

Благодаря наклонному дну спинки 31 вырезов 28, 29 осевая составляющая усилий, создаваемых смещением шаров 35, значительна даже при малый момент сопротивления. Было замечено, что инерции опорного колеса достаточно для создания крутящего момента сопротивления, эффективного для блокировки дифференциала. Скатообразное дно вырезов 28, 29, благодаря имеющимся шарикам 35, ведет себя соответственно как первый (выемки 28) и второй (выемки 29) зацепляющий элемент сцепления зацепляющего устройства для соответствующего сцепления.

Прокладочные кольца 36 препятствуют любому осевому перемещению ведущих колес 12a, b по направлению к зубчатому колесу 15, тем самым обеспечивая правильное зацепление с планетарными шестернями 11. преодолевать большее расстояние, чем внутреннее колесо.

Соответственно, полуось, связанная с внешним колесом, т.е. 13а, будет вращаться с более высокой скоростью, чем осевой вал 13b, связанный с внутренним колесом.

В результате зубчатое колесо 15, соединенное с полуосью 13а, будет вращаться относительно соответствующего зубчатого колеса 16 в направлении, стремящемся сблизить грудки 30 соответствующих пазов 28, 29. Таким образом, шарики 35 катятся вниз по пандусам спинок или днищ 31 к соответствующей груди 30, тем самым обеспечивая сближение в осевом направлении между зубчатым венцом 15 и зубчатым венцом 16 и разгружая узел 21, 22 и , следовательно, разблокировка дифференциала.

Благодаря тому, что полуось 13а высвобождается относительно скорости вращения водила 2, также происходит частичная разгрузка муфты, связанной с полуосью 13b, что обеспечивает более благоприятные условия рулевого управления.

При движении задним ходом дифференциал 1 будет работать так же, как и обычный самоблокирующийся дифференциал, поскольку ориентация пазов 28, 29 предотвращает сжатие шариками 35 дисков сцепления в сборе 21, 22 соответствующих муфт на задней передаче.

Таким образом, сжатие дисков сцепления в сборе 21, 22 будет происходить за счет осевой составляющей усилия, создаваемого по бокам зацепленных зубьев между венцами 12a, b и планетарными шестернями 11.

РИС. . 5 показан модифицированный вариант осуществления, обычно обозначенный позицией 50, дифференциала в соответствии с настоящим изобретением.

Аналогичные детали обозначены теми же ссылочными номерами, что и на предыдущих рисунках.

Дифференциал 50 отличается от вышеописанного примера главным образом конфигурацией элементов, управляющих включением каждой муфты в любом направлении движения. Цилиндрическая внешняя часть 20 цапфы 15 выполнена с резьбой 51, которая с резьбой входит в резьбовые канавки 52, образованные в осевом отверстии 43 в зубчатом венце 16. Это эффективно для создания осевого смещения зубчатого венца 15 относительно зубчатого венца. 16, чтобы тем самым сжать узел 21, 22 фрикционных дисков аналогично действию шариков 35 в выемки 28, 29.предыдущего воплощения. С другой стороны, когда одна из полуосей, т.е. осевой вал, связанный с внешним колесом, при вращении захватывается соответствующим колесом, или при движении задним ходом резьбовая часть кольцевого колеса 15 ввинчивается через отверстие 53, чтобы свести поверхности 26, 27 в контакт и, соответственно, отпустить соответствующую муфту.

Основное преимущество предлагаемого дифференциала заключается в том, что он обеспечивает, в дополнение к обычному блокирующему действию в любом направлении движения трактора, улучшенное блокирующее действие, по крайней мере, при движении на передаче переднего хода, таким образом, быстрое блокирующее действие дифференциала достигается обеспечивается даже в том случае, если колеса любой оси находятся в совершенно разных тяговых условиях.

Что такое блокируемый дифференциал

Если вы только начинаете знакомиться с владением внедорожниками, то, вероятно, заметили, что вам предстоит многому научиться. Так много потенциальных модификаций и обновлений 4X4, которые нужно рассмотреть, и советы по обслуживанию, которые нужно переварить.

Вот почему лучше не торопиться и сосредоточиться на каждой части головоломки по отдельности, прежде чем понять, как все это сочетается в чудесной конструкции, которая является вашим 4X4 зверем. Сегодня мы сосредоточимся на блокировке дифференциалов.

Основы

В стандартной комплектации большинство автомобилей оснащаются стандартным открытым дифференциалом, который работает, передавая мощность от двигателя на ось, при этом колеса, испытывающие наименьшее тяговое усилие, получают наибольшую мощность.

Этого вполне достаточно для большинства полноприводных автомобилей, но мы не говорим здесь о полноприводных автомобилях.

Что такое блокируемый дифференциал?

По сути, это дифференциалы, которые позволяют обоим колесам вращаться с одинаковой скоростью и могут быть установлены как на переднюю, так и на заднюю оси.

Блокируемые дифференциалы важны для полноприводных автомобилей, потому что, в то время как открытый дифференциал направляет всю свою мощность на колесо, испытывающее наименьшее сопротивление, блокируемый дифференциал передает одинаковую мощность на все колеса. Это означает лучшую тягу и лучшую производительность.

Представьте, что вы едете по каменистой тропе, и одно колесо в конце концов болтается над насестом, при открытом дифференциале вся мощность будет передаваться на болтающееся колесо, а колесо на земле вообще не будет двигаться. Вот, вкратце, почему вы не едете на полноприводной машине по бездорожью.

Блокировка дифференциала бывает двух видов: полностью блокируемая и самоблокирующаяся. Первый обеспечивает более высокий уровень контроля, тогда как второй, как следует из названия, представляет собой дифференциал, который уменьшает величину проскальзывания за счет частичной блокировки и чаще используется на дороге.

Полностью блокируемые дифференциалы позволяют водителю переключаться между открытым и заблокированным положением на лету. Эти шкафчики работают либо с помощью компрессора для блокировки дифференциала нажатием кнопки, либо с помощью тросовой системы, подключенной к электромагниту внутри шкафчика. Этот вариант, также известный как «ручные» шкафчики, подойдет, если вы серьезно относитесь к бездорожью.

Выбор полностью блокируемых дифференциалов дает очевидные преимущества, и они могут изменить правила игры в сложных ситуациях. В то время как некоторые производители устанавливают дифференциалы повышенного трения на полноприводные автомобили, их преимущество на бездорожье ограничено незначительным по сравнению с дифференциалами ARB Air Lockers или Harrop E-Lockers.

Преимущества

Блокируемый дифференциал имеет следующие преимущества:

1. Равномерное распределение мощности на колеса улучшает сцепление с дорогой.
2. Может устанавливаться на переднюю ось, заднюю ось или обе оси.
3. Активируется нажатием кнопки.
4. Водитель получает немедленную и очевидную выгоду от вождения по бездорожью, обеспечивая более безопасное и уверенное движение с меньшим риском застревания.