Для чего нужна блокировка дифференциала?
Для чего нужна блокировка дифференциала.
Блокировка дифференциала является одним из самых эффективных способов повышения проходимости колесной машины. В любом автомобиле, предназначенном для эксплуатации на бездорожье и имеющем межосевой дифференциал, конструкторы обязательно вводят механизм его блокировки. Иногда машину оснащают механизмом, блокирующим межколесный дифференциал заднего моста, и крайне редко – блокирующим дифференциал переднего моста (и на то есть серьезные причины).
Блокировка дифференциала, как любое техническое решение, имеет свои достоинства и недостатки. Чтобы разобраться, в каких случаях требуется использовать блокировку, а в каких ее использовать нельзя, нужно для начала понять принципы, на которых основано ее действие, и разобраться, что же меняется при блокировании этого таинственного механизма силового привода автомобиля, имя которому дифференциал.
Как оно работает (немного упрощенно).
Попробуйте зимой прыгнуть в длину с места. Вы расставляете ноги на ширину плеч, сгибаете их в коленях, переносите центр тяжести вперед, отталкиваетесь и… ничего не происходит.
Как же поступить в данных обстоятельствах, чтобы обеспечить ногам возможность хорошо оттолкнуться?
Очень просто, нужно связать их между собой, например, стянуть широким ремнем. Теперь две ноги превратились как бы в одну толчковую ногу, будут работать совместно, и максимально используют для развития силы толчка силу своего сцепления с опорной поверхностью. Точно такой же процесс происходит при взаимодействии ведущих колес автомобиля с дорогой.
Представим, что условный заднеприводный автомобиль случайно остановился так, что его правое колесо попало на лед, а левое находится на асфальте. Как известно, обычный межосевой дифференциал малого трения, находящийся в заднем мосту, всегда подводит к колесам равное усилие (окружную силу). Правое колесо на льду не может оттолкнуться от опорной поверхности с большой силой, сцепление недостаточное. Из-за этого дифференциал не может подвести к нему большую силу, это физически невозможно. А раз так, то он и к левому колесу, находящемуся на асфальте, подведет такую же низкую силу, как и к колесу на льду. Он выровняет усилия, распределяемые между колесами, «ориентируясь» на правое колесо. Из-за этого автомобиль сдвинется с места медленно и с пробуксовкой правого колеса, его колеса «разъедутся» и не смогут использовать для хорошего «толчка» имеющуюся силу сцепления левого колеса, которая в данных конкретных условиях будет по значению примерно в семь раз выше, чем у правого. Но из-за свойства дифференциала «делить поровну» левое колесо использует для создания тяговой силы (силы, толкающей автомобиль вперед) лишь 1/7 часть силы своего сцепления с асфальтом. Проще говоря, оно бы могло оттолкнуться в 7 раз мощнее, но дифференциал не подвел к нему достаточную силу, чтобы это сделать.
Для этой задачи применяют специальный механизм, который не дает вращаться шестерням дифференциала, блокирует их и связывает два колеса между собой жесткой связью, обеспечивая их постоянное вращение с равным числом оборотов. Он называется «механизм блокировки (отключения) дифференциала», или в просторечье – блокировкой. Заблокированный (выключенный) дифференциал не имеет возможности выравнивать усилие между колесами, они становятся связанными между собой единой осью, в результате к каждому из них через детали силового привода может быть подведена максимально возможная сила, предельное значение которой будет определяться силой сцепления каждого из колес с опорной поверхностью. Где сцепление лучше – туда и будет приложена большая сила.
Основная цель блокировки дифференциала – обеспечение ведущим колесам возможности полного использования силы сцепления с опорной поверхностью для создания тяговой силы, необходимой для поступательного движения автомобиля.
Механизмы блокировки дифференциалов могут быть самых различных конструкций, но их задача одинакова: связать ведущие колеса между собой, обеспечивая их нераздельное вращение.
Когда нужно блокировать дифференциал (включать блокировку).
Из вышеизложенного очевидно, что наибольшая эффективность от блокировки дифференциала проявляется в условиях, когда имеется существенная разность в величинах сил сцепления колес, между которыми он установлен. Сила сцепления определяется произведением части от общего веса автомобиля, приходящегося на колесо, и коэффициента сцепления шины с дорогой. Отсюда очевидно, что наибольшая эффективность от блокировки межколесного дифференциала будет в случаях полного отрыва колеса от опорной поверхности, что иногда возникает при проезде через гребневые препятствия (т.н. «диагональное вывешивание). Также блокирование существенно повышает проходимость при неравномерно распределенном между колесами моста весе, например, когда колеса одной стороны сползли в глубокую глинистую колею, а другой – идут выше по сухой поверхности, или при строгании машины от обочины, когда колеса одной стороны находятся на скользкой поверхности, а другой – на асфальте. Соответственно чем меньше разница сил сцепления колес моста, тем меньше польза от блокирования дифференциала.
Другим случаем является движение на крутой подъем, когда вес между мостами автомобиля распределен неравномерно.
Тяжело свести вместе все ситуации, да и не имеет смысла. Проще руководствоваться нехитрым правилом: ПЕРЕД тем, как съехать на бездорожье, нужно заблокировать межосевой дифференциал. Если предполагается преодоление участка тяжелого бездорожья, нужно заранее заблокировать задний межколесный дифференциал.
Передний межколесный дифференциал нужно блокировать (если есть такая возможность) в исключительных случаях и только при прямолинейном движении.
Также очевидна необходимость блокировки дифференциалов при попытке выйти из засады, когда автомобиль уже застрял.
Нужно понимать, что наличие в ведущих мостах механизмов блокировок дифференциалов не превратит автомобиль в вездеход, который с легкостью пройдет по любому бездорожью. Блокировка дифференциала есть лишь один из многочисленных способов повышения проходимости, и если на ведущем мосту автомобиля, укомплектованного штатной «всесезонкой», будут буксовать два колеса, этот вовсе не означает, что тяговая сила моста будет в два раза выше по сравнению с буксованием только одного колеса.
Залогом хорошей проходимости автомобиля прежде всего является наличие специализированных внедорожных шин, большой дорожный просвет и иные показатели профильной проходимости, а также конструкция подвески, обеспечивающая большие ходы колес.
Недостатки блокировок дифференциалов.
Путь, по которому идет автомобиль на бездорожье, имеет кривизну в плане и профиле, обусловленную изменением траектории движения, задаваемой рулевым управлением, и неровностями волнистого характера, то есть буграми и впадинами. Из-за этого каждое из колес моста за одну единицу времени проходит разный путь, следовательно, одно из колес на одном временном промежутке должно вращаться с большим (меньшим) числом оборотов, чем другое. Особенно сильно данное скоростное (кинематическое) несоответствие проявляется при движении машины по кривой малого радиуса. В этом случае внутреннее (по отношению к центру поворота) колесо будет проходить путь значительно меньший, чем наружное, следовательно, за одну единицу времени наружное колесо должно вращаться с большей угловой скоростью, чем вращается внутреннее. Данную потребность разрешает межколесный дифференциал, который обеспечивает возможность вращения полуосевых шестерней и полуосей, связанным с колесами, с разным числом оборотов.
Чтобы в этом примере оба колеса работали в ведущем режиме, необходимо, чтобы внутренне колесо вращалось со значительной пробуксовкой, тогда и наружное колесо сможет развить тяговую силу. Но пробуксовка колеса на бездорожье в большинстве случаев больше вредит, чем помогает: с одной стороны, это способствует лучшему самоочищению протектора, с другой – углубляет колею, увеличивая силу сопротивления качению, которая на слабых грунтах и без того немалая. А увеличение глубины колеи может привести к тому, что за гребень, образующийся между колесами, начнет цеплять и тормозить движение низко расположенная деталь автомобиля, например картер моста или нижний рычаг подвески.
И по-хорошему, при поворотах малого радиуса нужно бы блокировку выключить, чтобы дать дифференциалу возможность развязать колеса (или ведущие мосты). Вот только не всегда это возможно на ходу, да и внедорожная ситуация может неожиданно поменяться и потребовать быстрого включения механизма блокировки. Поэтому обычно уж если начал движение с заблокированным межосевым и задним межколесным дифференциалами, так и шуруй, пока не застрянешь или не выедешь на твердую поверхность.
Особенно остро данный недостаток применения блокировки при поворотах сказывается при блокировании дифференциала переднего моста. Стоит слегка повернуть руль, как наружное колесо тут же начнет тормозить движение машины, то есть пользы для проходимости не будет. К тому же это вызовет возникновение момента сопротивления повороту, машина будет стремиться идти прямо, несмотря на повернутые в сторону колеса. А это уже опасно и в некоторых случаях может повлечь наезд на твердые предметы, которые водитель вполне мог бы и объехать. Вот одна из причин, по которой автомобили повышенной проходимости, предназначенные для любительского использования, никогда штатно не оснащаются блокировкой дифференциала переднего моста. Одна, но не самая главная.
После блокирования дифференциала резко увеличиваются знакопеременные нагрузки, воздействующие на детали силового привода автомобиля. Это и является основным недостатком применения данного технического решения. Как уже говорилось выше, поверхность, по которой идут колеса, имеет неровности волнистого характера. И когда одно из колес наезжает на бугор (или попадает в яму), его угловая скорость должна за доли секунды прирасти, то есть стать значительно больше, чем у другого колеса, которое в это время идет по ровной поверхности. Но если дифференциал заблокирован, то на колесе, попавшем на неровность, резко возникнет тормозной момент, что вызовет существенные нагрузки на силовой привод — полуоси и шестерни дифференциала. А самые большие нагрузки возникнут на криволинейном участке пути, когда наружное колесо будет стремиться идти юзом, и вся тяговая сила ведущего моста будет создаваться внутренним колесом. Несмотря на то, что дифференциал заблокирован, его шестерни продолжают передавать крутящий момент (усилие) от корпуса к полуосям. Резко возникающие излишние нагрузки могут привести к поломкам зубьев сателлитов или полуосевых шестерней, и как следствие – выходу из строя всего механизма. А их осколки быстро выведут из строя шестерни главной передачи, поскольку эти детали находятся в едином картере. Также может сломаться подвижная муфта механизма блокировки. Но чаще ломаются полуоси, если конструктор умный, то он намеренно ослабит их прочность, поскольку полуось является самой недорогой и легко заменяющейся деталью и может выполнять функцию предохранителя от поломок других деталей силового привода ведущего моста.
При движении внедорожника, укомплектованного обычными универсальными шинами в условиях низкого сцепления колес с дорогой, например, по суглинкам или на снегу, высокие разрушающие нагрузки не возникают. В этом случае колеса при заблокированном дифференциале могут компенсировать разницу в угловых скоростях путем проскальзывания или пробуксовки, что несложно, так как сила их сцепления с опорной поверхностью относительно невелика. Но после установки специализированной грязевой шины с высокими грунтозацепами сила сцепления протектора с грунтом увеличивается в несколько раз, и соответственно увеличиваются разрушающие нагрузки, воздействующие на детали силового привода при блокировании дифференциала.
Наибольший риск поломки возникает при движении машины с заблокированным дифференциалом заднего моста вверх на каменистый подъем. В этом случае большая часть веса автомобиля приходится на заднюю ось, и если одно из задних колес окажется в условиях низкого сцепления с поверхностью или вывесится, то почти вся тяговая сила, необходимая для движения автомобиля, будет развиваться другим задним колесом, которое прижато большим весом и имеет большую силу сцепления с грунтом. Из-за этого на связанную с ним полуось и полуосевую шестерню может приложиться существенная силовая нагрузка, по значению выше расчетной, что неизбежно приведет к поломке полуоси.
Одним словом, надо помнить, что блокирование заднего межколесного дифференциала (и уж тем более переднего межколесного) резко увеличивает вероятность поломки деталей силового привода автомобиля. И пользоваться блокировкой только в тех случаях, когда это действительно необходимо, и только на слабых грунтах.
Ну и последним недостатком механизмов блокировки дифференциалов является не автоматичность их действия. Водитель часто забывает заранее включить блокировку, и что самое неприятное – забывает ее выключить (разблокировать дифференциал) при выезде на грунтовую или асфальтовую дорогу. Именно по этой причине на многих машинах повышенной проходимости блокировку дифференциала заднего моста можно включить только при переходе на понижающую передачу раздаточной коробки. Таким способом конструкторы частично подстраховали водителя от ошибки, ведь понижающей передачей пользуются исключительно при движении на бездорожье, следовательно, раз она не используется, то и нет нужды в блокировании межколесного дифференциала. И соответственно при выезде на твердую дорогу водитель тут же перейдет на повышенную (прямую) передачу раздаточной коробки, и блокировка межколесного дифференциала автоматически отключится.
На автомобилях, предусмотренных для профессионального использования, так не делают, полагая, что подготовленный шофер хорошо знает, какие отрицательные последствия влечет блокирование межколесных дифференциалов и использует данное средство повышения проходимости более осмотрительно. А чтобы он не забыл, что тот или иной дифференциал заблокирован, на кнопке, включающей механизм блокировки, или на щитке приборов обязательно устанавливается лампочка-индикатор.
И если в ваши руки попал такой профессиональный внедорожник, оснащенный механизмами блокировок всех трех дифференциалов (или двух межколесных при отсутствии межосевого), при их использовании нужно быть очень внимательным и не забывать отключать блокировку при выезде на сухую дорогу.
А можно сделать так, чтобы блокирование (разблокирование) дифференциала происходило автоматически, без участия водителя?
Можно.
Первые механизмы, автоматически блокирующие/разблокирующие дифференциал применялись в тракторах с колесной формулой 4х2. Так как блокированный привод ведущего моста улучшает тяговые свойства, но ухудшает маневренность трактора, а повороты обязательны в конце гона при выполнении любой полевой работы, то возникала необходимость при каждом повороте выключать блокировку и при выходе из него включать ее вновь. Чтобы облегчить труд механизатора конструкторы предусмотрели гидравлическую систему, которая была связана с рулевым управлением и при повороте управляемых колес на заданный угол автоматически разблокировала дифференциал заднего моста, а при возврате колес в прямолинейное положение блокировала его. Иногда отключение блокировки связывали с подъемом навесного орудия в конце гона при повороте.
Позже автоматизация процесса блокировки дифференциалов нашла применение и в автомобилестроении. Например, в некоторых моделях «Джип Чироки» и «Джип Гранд Чироки» применялся так называемый «героторный» дифференциал, устанавливаемый в ведущих мостах. Если одно из колес моста начинало вращаться быстрее, чем другое колесо, специальный масляный насос приводил в движение поршень, который сжимал пакет блокирующих дисков. В результате дифференциал за доли секунды (по утверждению фирмы-разработчика) полностью блокировался и колеса буксовали совместно. А при выравнивании угловых скоростей давление масла падало, поршень прекращал давить на диски и дифференциал разблокировался. И что самое главное, этот процесс происходил механически, без всякого участия капризной электроники.
Схожее техническое решение использует фирма «Мерседес» в межосевых дифференциалах некоторых выпускаемых автомобилей. Только исполнительный механизм, блокирующий с помощью пакета дисков дифференциал, управляется электронной системой управления, получающей сигналы от датчиков скорости.
Эти способы блокировки дифференциалов тоже имеют свои недостатки: большую себестоимость, сложность конструкции привода механизма, большое число деталей, обеспечивающих блокировку, а также то, что невозможно заранее принудительно заблокировать дифференциал и сделать так, чтобы он надолго оставался в заблокированном положении.
Словом, что бы инженеры не делали, всегда найдется недовольный водитель.
А когда-то давным-давно конструкторы пошли по иному пути: вместо того, чтобы разрабатывать механизмы принудительной блокировки дифференциалов, они стали проектировать дифференциалы повышенного трения (самоблокирующиеся). Некоторые из этих механизмов по блокирующим свойствам не уступают «жесткой» блокировке и работают автоматически без участия водителя. И самое главное – блокирующий момент в них возникает не тогда, когда одно из колес начинает буксовать, а еще до этого, заранее.
Но и они имеют ряд недостатков.
Например, дифференциалы с высокими блокирующими свойствами (высоким коэффициентом блокировки) аналогично механизму принудительной блокировки будут препятствовать вращению колес с разным числом оборотов на кривой (при прохождении поворота), из-за чего одно из колес может начать тормозить движение (юзить), в то же время другое будет работать со значительной пробуксовкой. А в случае отрыва одного из колес ведущего моста от опорной поверхности они не могут создать в дифференциале достаточный блокирующий момент (в этой ситуации помогает частичное затормаживание колес тормозными колодками).
Кроме того, в некоторых режимах движения они будут ухудшать управляемость автомобиля на шоссе, вызывая повышенный износ механизмов силового привода и шин.
А дифференциалы с низкими блокирующими свойствами (низким коэффициентом блокировки) хоть и не будут сильно препятствовать независимому вращению ведущих колес, но аналогично обычному дифференциалу не обеспечат им на бездорожье возможности полностью использовать силу сцепления с грунтом для создания тяговой силы.
По хорошему, требовалось создать такой дифференциальный механизм, который на бездорожье обеспечил бы раздельное вращение колес, но при этом подводил бы к каждому из них такой по величине крутящий момент, чтобы оно работало с минимальной пробуксовкой и полностью использовало силу сцепления с опорной поверхностью. Да еще сделал бы так, чтобы колесо, которое по условиям движения должно вращаться быстрее, не влияло на угловую скорость другого колеса, то есть не раскручивало его (или не тормозило) через дифференциал.
Задача полного удовлетворения вышеперечисленных и во многом противоречащих друг другу требований труднодостижима. Основная сложность заключается в том, что величина силы сцепления ведущих колес ежесекундно меняется, и чтобы точно регулировать усилие, подводимое к каждому из них, необходимо не только предусмотреть индивидуальный колесный привод, но и обеспечить наличие многочисленных контрольных и исполнительных устройств, которые будут отслеживать работу колес и ежесекундно корректировать величину подводимой к ним силы, приводя ее в соответствие к быстро меняющимися дорожным условиям. Но реализовать в металле конструктивное решение, обеспечивающее выполнение столь трудных задач, пока еще не удалось. Наиболее близки к этому трансмиссии, в которых используются механизмы индивидуального привода колес, основанные на гидрообъемных или электрических передачах, объединенные в комплексе с многочисленными следящими и управляющими устройствами. Но это решение слишком сложно и дорого.
Поэтому на сегодняшний день для тяжелого бездорожья, где нередки случаи преодоления автомобилем гребневых препятствий, наиболее эффективным считается механизм принудительной блокировки дифференциала. А на умеренном бездорожье эффективнее самоблокирующиеся дифференциалы с коэффициентом блокировки (как отношение большего момента к меньшему) около 6.
В давние годы советский конструктор Игорь Владимирович Гринченко сделал один интересный вывод, относящейся к гидромеханическим (автоматическим) коробкам перемены передач:
«Существующее мнение о том, что гидромеханические передачи повышают проходимость автомобиля, так как обеспечивают плавное трогание с места и работу двигателя даже в самых неблагоприятных условиях, а также гасят возникающие в трансмиссии колебания, принципиально правильно, но опыт показывает, что практически улучшение проходимости в результате применения гидромеханической коробки передач незначительно, что гораздо большее влияние оказывает квалификация водителя…»
Развивая эту мысль, хочу сделать итоговый вывод: механизм блокировки дифференциала в руках опытного водителя, понимающего все особенности его использования, может превратиться в эффективное средство повышения проходимости автомобиля. А неопытному водителю лишь поможет быстрее закопаться в грунт и посадить свой внедорожник на мосты, или что гораздо хуже – поломать детали силового привода, которые хоть и железные, но тем не менее тоже имеют определенный запас прочности.
Получилась неплохая техническая статья, и наверное правильно будет поставить внизу свою подпись, чтобы читатель знал, кого следует ругать, если что-то изложено неверно.
Автор: Лев Тюрин
Новогорск, октябрь 2010
Источник https://www.pickupclub.ru/forum/
Блокировка дифференциала | SUPROTEC | СУПРОТЕК
В зависимости от количества ведущих мостов, которыми оборудована конкретная модель транспортного средств, механизм дифференциала может быть установлен между колесами (межколесный дифференциал), а также между осями автомобиля.
Одним из важнейших узлов трансмиссии автомобиля, который до сих пор продолжает совершенствоваться конструкторами всех ведущих автопроизводителей мира и независимыми разработчиками, является дифференциал. Этот механизм, непосредственно связанный с полуосями колес ведущего моста, «отвечает» за передачу на них крутящего момента. Еще одной, не менее важной функцией дифференциала, является обеспечение возможности несинхронного вращения ведущих колес, вынужденных проходить различный путь при преодолении поворотов и движении по нервной дороге.
Недостатки свободного дифференциала и простейших систем жесткой блокировки
В зависимости от количества ведущих мостов, которыми оборудована конкретная модель транспортного средств, механизм дифференциала может быть установлен между колесами (межколесный дифференциал), а также между осями автомобиля. Как, например, во многих моделях внедорожников с полным приводом. В таких случаях данный механизм называют межосевым дифференциалом. Несмотря на отработанную до мелочей конструкцию классического «свободного» дифференциала, это устройство имеет один, но очень существенный недостаток.
Проскальзывающее в грязи или на льду колесо ведущей оси практически полностью отбирает крутящий момент у другого колеса, которое останавливается и уже не может обеспечить продвижение автомобиля вперед или назад, несмотря на уверенное сцепление с дорогой. Кроме того, владельцам внедорожников, увлекающихся поездками по экстремальному бездорожью, хорошо знакома ситуация, когда во время преодоления сложных препятствий одно из колес остается на вису, полностью принимая на себя крутящий момент двигателя.
К счастью, в распоряжении водителя практически каждого, даже основательно подержанного джипа имеется кнопка блокировки межколесного дифференциала. Устройства принудительного торможения осевого вращения шестерен — сателлитов, связывающих ведомую шестерню моста с полуосями, впервые появились на внедорожниках иностранного производства более 50 лет назад. Однако дифференциалы с возможностью ручного включения жесткой взаимной блокировки ведущих колес также не лишены недостатков.
Вынужденно вращаясь с одинаковыми скоростями, колеса ведущего моста способны сдвинуть с места автомобиль, буксующий одной стороной на льду или вязкой грязной дороге. Но, если водитель вовремя не отключит данную функцию, во время движения жесткая принудительная блокировка дифференциала резко ухудшает управляемость, приводит к ускоренному износу резины, является причиной систематических перегрузок и вероятного выхода из строя важнейших узлов трансмиссии. В более современных технических реализациях устройств блокировки данную проблему удалось устранить.
Блокируемый дифференциал можно установить на любой автомобиль
Усилиями конструкторов и энтузиастов из многих стран в последнее десятилетие были созданы более совершенные – как принудительные, так и автоматически активирующиеся системы распределения крутящего момента между полуосями ведущего моста. Современные конструкции блокировки дифференциала позволяют обеспечить стабильную проходимость и управляемость транспортного средства даже в самых сложных дорожных ситуациях. Теперь множество моделей автомобилей, в частности – внедорожники, оснащаются дифференциалом с механизмом блокировки изначально, в процессе сборки.
Обычно блокировка заднего дифференциала присутствует практически в любом транспортном средстве с задним приводом, рассчитанным на эксплуатацию в условиях бездорожья или регионах с длительной зимой и заснеженными, обледеневшими дорогами. Для улучшения эксплуатационных характеристик некоторых автомобилей повышенной проходимости с двумя ведущими мостами предусматривается также ручная или автоматическая блокировка межосевого дифференциала – обязательного элемента конструкции всех подобных машин.
Машины, ведущий мост которых не был оборудован подобной системой на заводе, можно доработать. Для этого различные производители предлагают совместимые узлы, предназначенные для замены штатного дифференциала. На многих станциях технического обслуживания можно модернизировать задний или передний мост не только любой из популярных иномарок, но и установить блокировку дифференциала на Ниву, ВАЗ, УАЗ, Газель, и другие образцы продукции отечественного автопрома.
Подобно любым другим техническим решениям, всем существующим конструкциям блокировки присущи определенные преимущества и недостатки. Перед тем, как приступить к модернизации трансмиссии имеющегося у вас транспортного средства, полезно изучить свойства и характеристики всех предлагаемых производителями решений. Знание технических нюансов устройства дифференциала современного автомобиля поможет точно оценить перспективы предлагаемого решения блокировки и сделать правильный выбор.
Типы конструкций
Все существующие на настоящий момент системы взаимной блокировки полуосей и мостов автомобилей можно свести к двум основным типам конструкций:
● Дифференциалам на основе полной жесткой блокировки. Специалисты называю данную группу механизмов «локерами» (заимствованный иностранный термин, происходящий от английского слова «замок» — Locker). Недостатки подобных систем мы уже обсудили.
● Дифференциалам повышенного трения, иначе именуемым «дифференциалами с ограниченным проскальзыванием» (английский вариант названия — Limited Slip Differencial).
По типу активации различают системы «ручной» принудительной блокировки дифференциала и, а также самоблокирующиеся конструкции, которые способны полностью в автоматическом режиме включать, регулировать или отключать взаимную фиксацию полуосей ведущих колес в зависимости от дорожных условий.
Конструктивные особенности
Все существующие технические решения блокировки с ручным способом включения, позволяющие принудительно обеспечить одинаковую скорость вращения колес ведущего моста, связаны с торможением осевого вращения шестерен сателлитов. Данная функция в современных автомобилях реализована посредством кнопки электронной блокировки дифференциала, связанной с обмоткой, приводящей в действие толкатель и стопорную пластину, блокирующую вращение сателлитов.
Учитывая повышенную нагрузку на трансмиссию, больший расход топлива и ускоренный износ резины при длительной эксплуатации автомобиля с включенной жесткой блокировкой, некоторые варианты конструкций предусматривают автоматическую разблокировку дифференциала при наборе автомобилем определенной скорости. В настоящее время в торговле представлено множество вариантов «жесткой» блокировки дифференциала на УАЗ и Ниву, которые при правильном использовании способны существенно улучшить ходовые возможности автомобиля при езде по бездорожью.
Самоблокирующиеся дифференциалы лишены недостатков, присущих механизмам принудительного включения и отключения. В основе большинства известных и широко применяющихся систем данного типа лежат четыре конструктивных решения:
● Дисковый механизм блокировки на основе одной или двух фрикционных муфт. Чаще используются механизмы с двумя муфтами, которые требуют заливки в мост особого трансмиссионного масла или применения специальных присадок. |
● Вязкостная система с использованием вискомуфты, состоящей из группы ведомых и ведущих дисков. |
● Винтовой механизм блокировки — долговечная система с минимальным износом. |
● Кулачковая система блокировки, которая не нуждается в использовании специальных масел и характеризуется длительным сроком службы. |
Существуют и другие конструкции самоблокирующихся дифференциалов, многие из которых созданы российскими инженерами – механиками. Каждый желающий может подыскать надежную, функциональную и оптимальную по затратам на приобретение и установку систему блокировки, разработанную для конкретной модели автомобиля, или воспользоваться одной из универсальных конструкций.
Ограничений нет! Сегодня можно без особых проблем подобрать и установить блокировку дифференциала на ВАЗ любой модели, включая даже самые первые выпуски, либо усовершенствовать и сделать еще более проходимым достаточно «свежий» внедорожник.
Самоблокирующийся дифференциал — как это работает — журнал За рулем
Изучаем конструкцию основных типов самоблокирующихся дифференциалов. Какой самоблок (если он, конечно, не установлен на заводе) подойдет для вашего автомобиля?
Создание универсального механизма, идеально работающего в любых условиях, - голубая мечта каждого конструктора. Однако выверенное на бумаге решение на практике обязательно обрастает своими «но». Иногда случаются парадоксы: достоинство и главное предназначение узла в определенных условиях становятся его недостатками. Характерный пример — свободный дифференциал.
Ахиллесова пята
Для простоты понимания проблемы свободных дифференциалов, используемых на большинстве автомобилей, рассмотрим пример с их межколесными представителями — поскольку межосевые собратья на полноприводных машинах работают аналогично.
Межколесный дифференциал обеспечивает разность частот вращения ведущих колес в повороте. Это важно для борьбы с так называемым паразитным крутящим моментом и для сохранения управляемости автомобиля. Ведь в повороте внешнее колесо идет по более длинной дуге, нежели внутреннее, и при равенстве частот вращения неизбежна пробуксовка.
Материалы по теме
Схема работает гладко, пока одно из колес не теряет сцепление с дорогой. К примеру, когда правые колёса автомобиля стоят на асфальте, а левые — на льду. В силу своей конструкции обычный дифференциал имеет чрезмерную свободу. Стоящее на льду колесо будет беспомощно вращаться, а опирающееся на асфальт останется неподвижным.
Стремление решить проблему привело инженеров к созданию дифференциалов двух новых видов — с принудительной блокировкой и самоблокирующихся, повышенного трения (LSD, Limited-Slip Differential). Вторая группа получила большее распространение. Такие дифференциалы работают автономно и не требуют какого-либо внешнего привода. Их устанавливают серийно на многие спортивные легковые автомобили и кроссоверы. А можно самому приобрести и установить самоблок на свою машину. Самые ходовые — червячные (винтовые) и дисковые.
Дифференциалы LSD делятся на две группы по принципу действия: срабатывающие от изменения крутящего момента и от разницы угловых скоростей. Винтовые относятся к первой, а дисковые — ко второй.
Дискотека
Вариантов конструкции дисковых самоблоков масса, но основа их едина: в обычный свободный дифференциал добавлены два пакета фрикционных дисков, которые обеспечивают блокировку узла при пробуксовке одного из ведущих колес.
Материалы по теме
Каждый пакет расположен между корпусом дифференциала и одной из полуосевых шестерён. По конструкции он напоминает фрикционные муфты в автоматических коробках. Одна часть дисков в пакете находится в зацеплении с полуосевой шестерней, а другая — с корпусом дифференциала. При обычном движении автомобиля (например, в повороте) фрикционы разжаты и самоблок никак себя не проявляет: сателлиты обеспечивают разную частоту вращения колес. Но при пробуксовке одного из колес пакеты дисков сжимаются — и полуосевые шестерни обретают прямую связь с вращающимся корпусом дифференциала.
Основное сжатие дисков происходит за счет осевого смещения шестерней полуоси. Последние являются конусными, как и шестерни сателлитов. При передаче момента через такое зубчатое зацепление кроме центробежной силы возникает и осевая. Она стремится развести шестерни. Сателлиты закреплены на своих осях и не могут смещаться. Зато на это способны их полуосевые сёстры, ведь они подвижны на шлицах приводов колес. В результате расхождения к стенкам дифференциала шестерни сжимают свои пакеты фрикционов.
В некоторых самоблоках первоначальное поджатие фрикционов обеспечивает пружина между полуосевыми шестернями. В других вместо них использованы конические пружинные кольца, которые также создают определенный преднатяг. Есть конструкции с замысловатым центральным блоком (см. схему 1), в котором ось сателлитов при смещении, к примеру, во время резкого ускорения автомобиля разжимает большие полукольца — и они сдавливают пакеты фрикционов. Это происходит в дополнение к их сжатию полуосевыми шестернями при пробуксовке колеса.
Дисковый самоблокирующийся дифференциал (схема 1): 1 — корпус дифференциала; 2 — левая полуосевая шестерня; 3 — левый пакет дисковых фрикционов; 4 — правая полуосевая шестерня; 5 — правый пакет дисковых фрикционов; 6 — ось блока сателлитов; 7 — раздвижные полукольца блока сателлитов.Дисковый самоблокирующийся дифференциал (схема 1): 1 — корпус дифференциала; 2 — левая полуосевая шестерня; 3 — левый пакет дисковых фрикционов; 4 — правая полуосевая шестерня; 5 — правый пакет дисковых фрикционов; 6 — ось блока сателлитов; 7 — раздвижные полукольца блока сателлитов.
Червоточина
Среди червячных самоблоков наибольшую известность получил дифференциал Torsen. Его название произошло от английского термина torque sensitive, «чувствительный к крутящему моменту». Такой дифференциал первого типа (Т1) был изобретен еще в 1958 году, тем не менее возможности этой конструкции по сей день остаются непревзойденными.
От свободного дифференциала конструкция Т1 отличается очень сильно. Роль привычных сателлитов играет замысловатая червячная передача, густо «наросшая» поверх полуосевых шестерен. Благодаря особенности своей работы она способна блокировать дифференциал. Дело в том, что червячная передача необратима: перенос момента возможен только от ведущего звена (червяк) к ведомому (полуосевая шестерня). То есть при пробуксовке колеса его полуосевая шестерня не сможет провернуть червяк из-за больших сил трения.
Червячный самоблокирующийся дифференциал Torsen T1 (схема 2): 1 — корпус дифференциала; 2 — левая полуосевая шестерня; 3 — пара червячных сателлитов; 4 — правая полуосевая шестерня; 5 — ось сателлита; 6 — прямозубые шестерни взаимного зацепления сателлитов.Червячный самоблокирующийся дифференциал Torsen T1 (схема 2): 1 — корпус дифференциала; 2 — левая полуосевая шестерня; 3 — пара червячных сателлитов; 4 — правая полуосевая шестерня; 5 — ось сателлита; 6 — прямозубые шестерни взаимного зацепления сателлитов.
В корпусе Торсена Т1 закреплено три пары поперечных червяков (сателлитов), которые соединены между собой отдельными прямозубыми шестернями, расположенными по краям их осей. Одновременно каждый парный червяк находится в зацеплении со своей полуосевой шестерней. При движении автомобиля в повороте вся эта красота работает подобно сателлитам свободного дифференциала, обеспечивая необходимую разность частот вращения колес. Но как только момент на одном из колес меняется из-за потери сцепления с дорогой, червячная передача блокируется. Причем дело даже не доходит до физической пробуксовки «слабого» колеса.
Материалы по теме
Конструкция Торсена настолько чувствительна к изменению момента на осях, что мгновенно блокирует дифференциал, позволяя реализовать крутящий момент на колесе с лучшим сцеплением.Torsen второго типа (T2) устроен проще. Похожий принцип работы имеет самоблокирующийся дифференциал Quaife, запатентованный в 1965 году. Одна из вариаций подобной конструкции показана на схеме 3. Два ряда винтовых сателлитов расположены продольно в корпусе дифференциала. Каждый из них находится в зацеплении со своей осевой шестерней. При этом сателлиты из разных рядов также соединены попарно. По архитектуре и принципу действия эта конструкция напоминает червячную передачу в Торсене Т1, но с продольным расположением. В зависимости от модели такого самоблока, в нем может быть от трех до пяти пар сателлитов.
При движении автомобиля в повороте продольный пакет сателлитов работает так же, как его сородичи в обычном дифференциале. При пробуксовке колеса в винтовых зацеплениях возникают осевые и радиальные силы. Они как бы распирают полуосевые шестерни и их сателлиты, прижимая их торцами к корпусу дифференциала. В отличие от схемы Т1, у Т2 червяки не закреплены на отдельных осях, а стоят в подобии колодцев. В итоге возникает целый ряд пар трения. Во‑первых, это полуосевые шестерни и стенки дифференциала, а во‑вторых — сателлиты и их колодцы. Причем червяки распирает в них так, что они контактируют со стенками в продольном и поперечном направлениях. Все эти силы трения суммарно блокируют дифференциал.
Винтовой самоблокирующийся дифференциал Torsen T2/Quaife (схема 3): 1 — корпус дифференциала; 2 — левая полуосевая шестерня; 3 — винтовой сателлит левого ряда; 4 — правая полуосевая шестерня; 5 — винтовой сателлит правого ряда; 6 — крышки корпуса дифференциала.Винтовой самоблокирующийся дифференциал Torsen T2/Quaife (схема 3): 1 — корпус дифференциала; 2 — левая полуосевая шестерня; 3 — винтовой сателлит левого ряда; 4 — правая полуосевая шестерня; 5 — винтовой сателлит правого ряда; 6 — крышки корпуса дифференциала.
На своем месте
Материалы по теме
Если конкретная модель автомобиля обделена дифференциалом повышенного трения (LSD), а владелец хочет его заполучить, чтобы увереннее чувствовать себя на бездорожье или получать больше удовольствия от езды по гоночному треку, есть несколько путей решения проблемы.Подбор самоблока зависит от режима эксплуатации машины. Если это обычная повседневная езда и любительские соревнования в различных дисциплинах, то первым делом нужно изучить все существующие модификации автомобиля. Возможно, что некоторые версии получают LSD на заводском конвейере, но не поставляются на наш рынок. В этом случае можно заказать самоблок по каталогу или поискать бывший в употреблении. Лучше брать новый: это дороже, но будет уверенность, что он встанет на автомобиль как родной. Еще важнее другое: производитель тестировал машину с таким дифференциалом, подбирал его вид (дисковый или винтовой) и характеристики, чтобы по-настоящему раскрыть потенциал машины.
Случаются парадоксы: достоинство узла в определенных условиях становится его недостатком
Если заводского варианта нет, то предпочтительнее взять винтовой дифференциал типа Torsen T2/Quaife. Он проще и значительно дешевле версии T1, но при этом не сильно отстает по характеристикам. Аналогичные дифференциалы предлагает масса других производителей. Среди достоинств такого самоблока — быстрое, но мягкое и прогнозируемое срабатывание, широкий диапазон изменения момента на колесах, внушительный ресурс и надежность. При подборе дифференциала рекомендуется ограничиться преднатягом до 7 кг. Иначе его ресурс будет заметно ниже из-за повышенного износа внутренних элементов — без получения заметных ездовых дивидендов.
Если же нужна подготовка под профессиональный уровень соревнований на бездорожье и треке, лучше выбрать дисковый самоблок. Рынок предлагает много подобных узлов. Частенько такие самоблоки имеют преднатяг от 10 кг. Благодаря этому они отлично работают в условиях соревнований — но при этом крайне непрактичны в повседневной езде, так как блокируются слишком рано и жестко. Дисковые дифференциалы проще переваривают высокую степень преднатяга, однако она достаточно быстро проседает. Для ее восстановления потребуется снятие и полная разборка узла.
КЛАССОВОЕ ДЕЛЕНИЕКоэффициент блокировки (КБ) — одна из двух основных характеристик самоблокирующегося дифференциала. КБ характеризует соотношение моментов на отстающем колесе (имеет хорошее сцепление с дорогой) и на забегающем (потеряло сцепление). Для свободного межколесного дифференциала он равен единице — дифференциал всегда делит крутящий момент между осями поровну. Для самоблоков КБ обычно составляет от 1 до 5. То есть при наивысшем коэффициенте такой дифференциал может реализовать на отстающем колесе в пять раз больше крутящего момента, чем на забегающем. Некоторые производители указывают КБ в процентах. Если конкретный дифференциал имеет коэффициент 30%, то он может передать максимум 65% момента на колесо с лучшим сцеплением (стандартные 50% плюс 30% от оставшейся половины, то есть еще 15%). Если КБ равен 70%, то этому колесу достанется до 85% усилия (50% + 35%). КБ зависит от конструктивных особенностей дифференциала. Для червячных (винтовых) узлов это в первую очередь угол нарезки зубьев на шестернях, а для дисковых — конфигурация фрикционов. Другая важная характеристика дифференциала — преднатяг. Чем он больше, тем значительнее первоначальный момент внутреннего трения в узле. В основном он зависит от тех же особенностей, что и КБ. Однако современные самоблоки всё чаще имеют в своей схеме регулировочные шайбы. Они стоят между полуосевыми шестернями и дополнительно их распирают, увеличивая преднатяг, который можно подгонять под любые условия эксплуатации. Дополнительный плюс конструкции с шайбами — возможность продлить жизнь дифференциала. Со временем неизбежен износ зубьев червяков и фрикционных дисков, который снижает преднатяг и эффективность работы узла. Замена пружинных конических шайб, которые тоже ослабевают, вновь взбодрит самоблок, если подобрать необходимое количество шайб и их толщину. Важно учитывать, что увеличенный преднатяг всегда повышает нагрузку на любой дифференциал, что неизбежно усиливает его износ и сокращает ресурс. |
Благодарим за помощь в подготовке материала «КПП Сервис» (www.vaz08–15.ru).
Самоблоки: все, что вам нужно знатьИзучаем конструкцию основных типов самоблокирующихся дифференциалов. Какой самоблок (если он, конечно, не установлен на заводе) подойдет для вашего автомобиля?
Самоблоки: все, что вам нужно знатьФото: компании-производители
Что такое дифференциал и для чего нужны блокировки
Дифференциал — это механическое устройство, которое передает крутящий момент с одного источника на два независимых потребителя таким образом, что угловые скорости вращения источника и обоих потребителей могут быть разными относительно друг друга.
Дифференциа́л — это механическое устройство, которое делит момент входного вала между выходными валами, называемых полуосями. Наиболее широко применяется в конструкции привода автомобилей, где момент от выходного вала коробки передач (или карданного вала) поровну делится между полуосями правого и левого колеса.Такая передача момента возможна благодаря применению так называемого планетарного механизма. В автомобилестроении, дифференциал является одной из ключевых деталей трансмиссии. В первую очередь он служит для передачи момента от коробки передач к колёсам ведущего моста.
Почему для этого нужен дифференциал ? В любом повороте, путь колеса оси, двигающегося по короткому (внутреннему) радиусу, меньше, чем путь другого колеса той же оси, которое проходит по длинному (внешнему) радиусу.
В результате этого, угловая скорость вращения внутреннего колёса должна быть меньше угловой скорости вращения внешнего колеса. В случае с не ведущим мостом, выполнить это условие достаточно просто, так как оба колеса могут не быть связанными друг с другом и вращаться независимо.
Но если мост ведущий, то необходимо передавать крутящий момент одновременно на оба колеса (если передавать момент только на одно колесо, то возможность управления автомобилем по современным понятиям будет очень плохой).
При жесткой же связи колёс ведущего моста и передачи момента на единую ось обоих колёс, автомобиль не мог бы нормально поворачивать, так как колеса, имея равную угловую скорость, стремились бы пройти один и тот же путь в повороте.
Дифференциал позволяет решить эту проблему: он передаёт крутящий момент на раздельные оси обоих колёс (полуоси) через свой планетарный механизм с любым соотношением угловых скоростей вращения полуосей. В результате этого, автомобиль может нормально двигаться и управляться как на прямом пути, так и в повороте.
Однако, ввиду физики устройства, у планетарного механизма есть очень нехорошее свойство: он стремится передать полученный крутящий момент туда, куда легче. Например, если оба колеса моста имеют одинаковое сцепление с дорогой и усилие, необходимое для раскручивания каждого из колёс одинаковое, дифференциал будет распределять крутящий момент равномерно между колёсами.
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.
В полноприводных автомобилях дифференциалом обычно оборудованы два моста, а зачастую дифференциал можно обнаружить еще и между мостами (межосевой дифференциал). Таким образом, мы получаем схему трансмиссии, в которой присутствуют целых три дифференциала: два мостовых и один межосевой.
Последний необходим для постоянного движения с полным приводом и передачей момента на все четыре колеса. Ведь в повороте колёса рулевого моста (обычно переднего) имеют совсем другие угловые скорости, нежели чем колёса заднего моста.
Межосевой дифференциал призван передавать крутящий момент от коробки передач к обоим ведущим мостам с разным соотношением угловых скоростей. Такая схема с тремя дифференциалами является одной из самых распространённых схем для постоянного полного привода (Full time 4WD).
Однако, это уже тема другого раздела. В данном разделе нас интересует дифференциал и его свойства. Возвращаясь к вышеописанному проблемному свойству планетарного механизма, интересно рассмотреть ситуацию, когда полноприводный автомобиль с межосевым дифференциалом одним из четырёх колёс попал на тот же лёд (или в скользкую яму). Что тогда произойдёт ?
Дифференциал моста, колесо которого находится на льду, отдаст весь полученный крутящий момент на это колесо. Межосевой дифференциал, в свою очередь, тоже стремится передать крутящий момент туда, куда легче. Естественно, межосевому дифференциалу легче отдать момент на мост с прокручивающимся на льду колесом, нежели чем на мост, колёса которого имеют хорошее сцепление с дорогой и могут двигать автомобиль.
В результате, весь крутящий момент от двигателя и коробки передач пойдёт на раскручивание единственного колеса, находящегося на льду. Остальные три колеса остановятся и не будут получать никакого крутящего момента от дифференциалов.
Итог: из четырёх ведущих колёс осталось только одно, которое проскальзывает на льду — полноприводный автомобиль «застрял». Как же заставить дифференциалы передавать крутящий момент на колёса с более хорошим дорожным сцеплением ? Для этого были разработаны различные способы частичной и полной, ручной и автоматической блокировки дифференциалов, которые будут рассмотрены ниже.
Основной целью блокировки дифференциала является передача необходимого крутящего момента обоим его потребителям (полуосям или карданам). Существуют принципиально разные методы решения данной задачи.
Полная (100%-я) ручная блокировка.
При таком типе блокировки, дифференциал фактически перестаёт выполнять свои функции и превращается в простую муфту, жестко связывающую полуоси (или карданы) между собой и передающую им одинаковый крутящий момент с одинаковой угловой скоростью. Для того, чтобы полностью заблокировать классический дифференциал, достаточно либо заблокировать возможность вращения сателлитов, либо жестко соединить между собой чашку дифференциала с одной из полуосей. Такая блокировка как правило реализована при помощи пневматического, электрического или гидравлического привода, управляемого водителем из салона автомобиля. Применяется как для мостовых, так и для межосевых дифференциалов. На картинке изображена схема блокировки компании ARB для мостового дифференциала, в которой блокируются сателлиты.
Включать подобного рода блокировки можно только при полностью остановленном автомобиле. Пользоваться ими надо крайне аккуратно, так как усилия мотора вполне достаточно чтобы «сорвать» механизм блокировки или поломать полуось. Применять такие блокировки желательно только на небольших скоростях для передвижения по труднопроходимой местности, так как при их применении в мостах (особенно в рулевых), автомобиль очень сильно теряет в управляемости. Как правило, жесткими блокировками мостовых и межосевых дифференциалов оборудуются полноценные рамные внедорожники, такие как Toyota Land Cruiser, 4Runner (Hilux Surf), Mercedes G-Class и. т. п.
Limited Slip Differentials — дифференциалы с ограниченным «проскальзыванием» (одной полуоси относительно другой).
Автоматическая блокировка с использованием
вискомуфты в качестве «Slip Limiter».
В этом случае применяется блокировка одной из полуосей с чашкой дифференциала. Вискомуфта монтируется соосно полуоси таким образом, что один её привод жестко крепится к чашке дифференциала, а другой — к полуоси. При нормальном движении угловые скорости вращения чашки и полуоси одинаковые, либо незначительно отличаются (в повороте). Соответственно, рабочие плоскости вискомуфты имеют такое же небольшое расхождение в угловых скоростях и муфта остаётся разомкнутой. Как только одна из осей начинает получать ощутимо больший момент и более высокую угловую скорость вращения относительно другой, в вискомуфте появляется трение и она начинает блокироваться. Причем, чем больше разница в скоростях, тем сильнее трение внутри вискомуфты и степень её блокировки. По мере увеличения степени блокировки вискомуфты и выравнивания угловых скоростей чашки и полуоси, трение внутри вискомуфты начинает падать, что ведёт к плавному размыканию вискомуфты и отключению блокировки. Данная схема применяется для межосевых дифференциалов, так как её конструкция слишком массивна для установки на мостовой редуктор. (Схема на картинке) Подобный механизм блокировки хорошо подходит для эксплуатации в условиях плохого дорожного покрытия, однако, в условиях настоящего бездорожья его способности далеко не выдающиеся: вискомуфта не справляется с постоянными сменами состояний сцепления мостов с грунтом, запаздывает при включении, перегревается и выходит из строя. Данный тип блокировки межосевого дифференциала можно встретить на «паркетных» внедорожниках: Toyota Rav4, Lexus RX300 и. т. п.
Кулачковые и зубчатые автоматические блокировки.
Принцип работы этих блокировок достаточно прост. Вместо классического шестеренчатого планетарного механизма используются кулачковые или зубчатые пары, которые при небольшой разнице в угловых скоростях полуосей имеют возможность взаимно проворачиваться (перескакивать), а при пробуксовке заклиниваются и блокируют полуоси друг с другом. Нетрудно себе представить, что происходит с автомобилем при срабатывании такой блокировки в повороте.
Некоторые экземпляры просто отключают одну из полуосей в момент возникновения небольшой разницы скоростей. Именно поэтому, штатно такими блокировками оборудуются только дифференциалы военной и специальной техники (БТР и. т. п.)
На картинках изображены (слева направо): кулачковая блокировка отечественного производства (БТР 60), Detroit Locker и Detroit E-Z Locker (компания Tractech).
Самоблокирующиеся дифференциалы.
Устройство таких дифференциалов довольно простое и принципиально ни чем не отличается от устройства обычного открытого дифференциала. Между полуосями и чашкой дифференциала добавлены комплекты блоков фрикционных пластин (которые помечены на картинке справа красными точками). Именно поэтому, подобные дифференциалы часто именуют «friction based LSD». Когда дифференциал пытается перераспределить крутящий момент на одну из полуосей и начинает возникать разница в угловых скоростях полуосей и чашки, пластины под действием силы трения сдерживают возникновение этой разницы. Разумеется, когда величина крутящего момента превосходит силу трения пластин, всё вращение передаётся на более легко вращаемую полуось. Такие блокировки работают в сравнительно небольшом диапазоне отношения моментов.
Довольно часто фрикционные блоки подпружинивают. Такие дифференциалы штатно устанавливаются в задний мост многих внедорожников — Toyota 4Runner (Hilux Surf), Nissan Terrano, Kia Sportage и. т. п. Американская компания ASHA Corp. пошла дальше, снабдив пакет фрикционов LSD дифференциала устройством блокировки, состоящего из насоса с поршнем (Героторный дифференциал). При возникновении разности в угловых скоростях полуоси и чашки насос нагнетает масло (жидкость) на поршень и сдавливает фрикционный блок, тем самым блокируя дифференциал. Данная конструкция получила название Gerodisk (Hydra-Lock) и штатно устанавливается на внедорожники Chrysler (на картинке слева). Практически для всех friction based дифференциалов необходимо применять специальное масло, которое содержит присадки, обеспечивающие нормальную работу фрикционных блоков.
Torque sensitive differentials.
Это одна из самых интересных, эффективных, технологичных и практически применяемых форм блокировки дифференциалов. Принцип работы основан на свойстве гипоидной пары «расклиниваться». В связи с этим, основные (или все) зацепления в таких дифференциалах гипоидные (червячные, или в простонародье — винтовые). Разновидностей конструкций не так уж и много — можно выделить три основных типа.
Первый тип производит компания Zexel Torsen. (T-1) Гипоидными парами являются шестерни ведущих полуосей и сателлиты. При этом каждая полуось имеет собственные сателлиты, которые парно связанны с сателлитами противоположной полуоси обычным прямозубым зацеплением. Следует отметить, что ось сателлита перпендикулярна полуоси. При нормальном движении и равенстве передаваемых на полуоси моментов, гипоидные пары «сателлит / ведущая шестерня» либо остановлены, либо проворачиваются, обеспечивая разницу угловых скоростей полуосей в повороте.
Как только дифференциал пытается отдать момент на одну из полуосей, то гипоидную пару этой полуоси начинает расклинивать и блокировать с чашкой дифференциала, что приводит к частичной блокировке дифференциала. Данная конструкция работает в самом большом диапазоне отношений крутящего момента — от 2.5/1 до 5.0/1, то есть является самой мощной в серии. Диапазон срабатывания регулируется углом наклона зубцов червяка.
Автором второго типа является англичанин Rod Quaife. В данном случае, оси сателлитов параллельны полуосям. Сателлиты расположены в своеобразных карманах чашки дифференциала. При этом парные сателлиты имеют не прямозубое зацепление, а образуют между собой еще одну гипоидную пару, которая расклиниваясь, так же участвует в процессе блокировки (на второй картинке). Подобное устройство имеет и дифференциал True Trac компании Tractech. Даже у нас в России появилось производство аналогичных дифференциалов под отечественные автомобили УАЗ и. т. д.
А вот компания Zexel Torsen в своём дифференциале T-2 предложила немного другую компоновку по сути, того же устройства (на картинке справа). Благодаря своей необычной конструкции, парные сателлиты соединены между собой со внешней стороны солнечных шестерней. По сравнению с первым типом, эти дифференциалы имеют меньший диапазон работы блокировки, однако они более чувствительны к разнице передаваемого момента и срабатывают раньше (начиная от 1.4/1). Компания Tractech недавно выпустила мостовой torque sensitive дифференциал Electrac, снабженный принудительной электроприводной блокировкой.
Третий тип производится компанией Zexel Torsen (Т-3) и используется в основном для межосевых дифференциалов. Планетарная структура конструкции позволяет сместить номинальное распределение момента в пользу одной из осей. Например, используемый на 4Раннере 4-го поколения дифференциал Т-3 имеет номинальное распределение момента 40/60 в пользу задней оси. Соответственно, смещен и весь диапазон работы частичной блокировки: от (front/rear) 53/47 до 29/71.
В целом, смещение номинального распределения момента между осями возможно в диапазоне от 65/35 до 35/65. Срабатывание частичной блокировки происходит при 20-30% разнице в передаваемых на оси моментах. Так же, подобная структура дифференциала делает его компактным, что в свою очередь, упрощает конструкцию и улучшает компоновку раздаточной коробки.
Вышеописанные torque sensitive дифференциалы очень популярны в автоспорте. Более того, многие производители устанавливают такие дифференциалы на свои модели штатно, как в качестве межосевых, так и межколёсных дифференциалов. Например, Тойота устанавливает такие дифференциалы как на легковые автомобили (Supra, Celica, Rav4, Lexus IS300, RX300 и. т. д), так и на внедорожники (4Runner / Hilux Surf, Land-Cruiser, Mega-Cruiser, Lexus GX470) и автобусы (Coaster Mini-Bus). Данные дифференциалы не требуют применения специальных присадок к маслу (в отличии от friction-based дифференциалов), однако лучше использовать качественное масло для нагруженных гипоидных передач.
Управление работой дифференциалов при помощи электронных систем контроля тормозных усилий (Traction Control и т. п.)
В современном автомобилестроении применяется всё больше и больше электронных систем контроля за движением автомобиля. Уже редко можно встретить автомобили, не оснащенные системой ABS (не дающей колёсам заблокироваться при торможении). Более того, уже с конца 80-х годов прошлого века передовые производители стали комплектовать свои флагманские модели системами контроля тяги и сцепления колёс — Traction Control. Например, Тойота установила систему Traction Control на Lexus LS400 в 1989 (90) году. Принцип работы такой системы прост: универсальные (так же обслуживают ABS) датчики вращения, установленные на контролируемых колёсах, фиксируют начало пробуксовки одного колеса оси относительно другого и система автоматически притормаживает забуксовавшее колесо, тем самым увеличивая на него нагрузку и вынуждая дифференциал отдать момент на колесо с хорошим сцеплением. При сильной пробуксовке, система так же может ограничивать подачу топлива в цилиндры. Работа такой системы очень эффективна, особенно на заднеприводных автомобилях. Как правило, при желании такую систему можно принудительно деактивировать кнопкой на приборной панели. Со временем, электронная система контроля тормозных усилий совершенствовалась и к ней добавлялись всё новые функции, работающие наряду с ABS и TRAC. (например управление разностью разблокировки рулевых колёс для более успешного прохождения поворотов). У всех производителей эти функции назывались по разному, однако смысл при этом оставался одинаковым. И вот, данные системы стали устанавливаться на полноприводные автомобили и внедорожники, причем в некоторых случаях они являются единственным средством контроля тяги и перераспределения крутящего момента между осями и колёсами (Mercedes ML, BMW X5). В случае, если внедорожник оснащен более серьёзными средствами распределения крутящего момента (жесткими блокировками и/или самоблокирующимися дифференциалами), то электронная система контроля тормозных усилий очень удачно дополняет эти средства. Хороший пример тому — великолепная управляемость и проходимость последнего поколения Тойотовских внедорожников 4Runner (Hilux Surf), Prado, Lexus GX470. Являясь представителями одной платформы, они обладают межосевым дифференциалом Torsen T-3 с возможностью жесткой блокировки, а так же электронной системой контроля тормозных усилий и тяги со множеством функций, помогающих водителю управлять автомобилем.
26 января 2012 в 00:56
Все, что вы хотели узнать о дифференциалах, но боялись спросить…
по материалам журналов «4х4Club» (7-8`99) и «5 Колесо» (11`99)
Что такое дифференциал
Принудительная блокировка
Самоблокирующиеся дифференциалы
• Дисковая блокировка
• Вязкостная блокировка
• Винтовая блокировка
• Кулачковая блокировка
• Особенности управления
Межосевой дифференциал и его блокировки
• Подключаемый передний мост
Что такое дифференциал
Дифференциал — это устройство, распределяющее поток мощности от двигателя к другим элементам трансмиссии. В автомобиле с приводом на одну ось используется только один дифференциал, межколесный, в полноприводном их целых три — два межколесных и межосевой.
Рассмотрим для примера классический дифференциал (в отличие от блокируемых, его называют «открытым» или «свободным»). Он устанавливается в картере главной передачи и получает крутящий момент от ее ведомой шестерни. В коробке дифференциала расположены конические шестерни-сателлиты. Они входят в зацепление с шестернями, закрепленными на полуосях, а те, в свою очередь, вращают ведущие колеса. При движении по ровной и прямой дороге угловые скорости колес одинаковы, и сателлиты не вращаются вокруг своей оси. Во время поворота или движения по неровностям, когда колеса правого и левого борта проходят разный путь, сателлиты начинают вращаться и перераспределять крутящий момент.
Главная передача заднего моста ВАЗ-2101:
1 – фланец карданного вала;
2 – сальник;
3 – маслоотражательное кольцо;
4 – передний подшипник ведущей шестерни;
5 – задний подшипник ведущей шестерни;
6 – регулировочное кольцо;
7 – опорное кольцо шестерни полуоси;
8 – шестерня полуоси;
9 – сателлит;
10 – палец сателлитов;
11 – ведомая шестерня главной передачи;
12 – коробка дифференциала;
13 – болт крепления стопора регулировочной гайки;
14 – стопор регулировочной гайки;
15 – подшипник коробки дифференциала;
16 – регулировочная гайка ведомой шестерни;
17 – болт крепления ведомой шестерни к фланцу коробки дифференциала;
18 – ведущая шестерня главной передачи;
19 – картер редуктора главной передачи;
20 – распорная втулка;
21 – шайба;
22 – гайка ведущей шестерни заднего моста.
Существует простая формула, отражающая связь между частотами вращения коробки дифференциала и полуосевых шестерен. Если через а1 и а2 обозначить частоты вращения полуосевых шестерен, а через а — частоту вращения коробки дифференциала, то: а = (а1+а2)/2. Формула показывает, что если одно из колес автомобиля неподвижно, то другое колесо вращается с удвоенной частотой. Если одно из двух ведущих колес попадает на скользкую поверхность дороги (мокрый асфальт, масляные пятна, лед), сопротивление его вращению резко падает, уменьшается и сцепление с дорогой, а значит, колесо не в состоянии иметь необходимую силу тяги. Такое колесо начнет быстрее вращаться и пробуксовывать. К другому ведущему колесу, имеющему достаточное сцепление с дорогой, будет подводиться такой же крутящий момент, как и к буксующему. Имея возможность образовать большую силу тяги, второе колесо не сможет этого сделать потому, что дифференциал передаст ему только половину крутящего момента от главной передачи. Если сопротивление движению автомобиля превысит силу тяги у небуксующего колеса, то машина не сможет двигаться. Частота вращения буксующего колеса резко возрастет, а второе колесо остановится. Возникнет буксование автомобиля. Попытка водителя повысить силу тяги на колесах за счет увеличения подачи топлива приведет только к увеличению частоты вращения одного из колес. В такой ситуации проявляется существенный недостаток обычного дифференциала, снижающего проходимость автомобиля как на скользких дорогах, так и на грунтах, оказывающих большое сопротивление качению колес (пeсок, снег, распутица).
Принудительная блокировка
На автомобилях, предназначенных для движения по бездорожью, приходится устанавливать дифференциалы специальных конструкций. Блокировки Часто применяют дифференциалы с принудительной блокировкой. В них водитель с помощью специального привода (чаще всего пневматического) останавливает на время вращение сателлитов, и колeca автомобиля начинают вращаться с одинаковой скоростью. Следует учесть, что автомобиль с заблокированным дифференциалом на извилистой дороге расходует больше топлива и у него происходит интенсивный износ шин. Как только взаимный поворот колес на общей оси с заблокированным дифференциалом будет больше, чем это допускает упругая деформация шин, произойдет буксование колес, продолжающееся до тех пор, пока какое-либо колесо на неровности не оторвется от дороги. Это говорит о том, что водитель не должен забывать выключать блокировку дифференциала после преодоления тяжелого участка. В ряде конструкций предусмотрена его автоматическая разблокировка или ограничение возможности включения блокировки по скорости.
Самоблокирующиеся дифференциалы
Для упрощения процесса управления применяются так называемые самоблокирующиеся дифференциалы. В настоящее время, в основном, используют четыре вида блокировок: дисковая (фрикционная, повышенного трения, LSD), вязкостная (вискомуфты) и винтовая (червячная). В самых современных разработках используются электронные системы контроля проскальзывания колес, основанные на применении датчиков вращения и использовании штатных тормозов (как правило, эти системы совмещаются с антиблокировочными и противопробуксовочными).
Дисковая блокировка
Существуют две наиболее характерные конструкции дифференциалов с фрикционными муфтами. В первом применяют одну, во втором — две муфты. В первом случае фрикционная дисковая муфта 1 введена между одной из полуосей и коробкой дифференциала. Бронзовые диски установлены в шлицах гильзы 2, связанной с коробкой дифференциала, стальные диски сидят на шлицах полуоси 3. Диски прижимаются друг к другу пружинами 4. Когда оба колеса испытывают одинаковое сопротивление, весь дифференциал вращается как одно целое и трение в муфте 1 отсутствует.
Вторая конструкция представляет из себя дифференциал повышенного трения с двойными фрикционными муфтами, получивший широкое распространение на американских автомобилях. В этой конструкции крестовина заменена двумя отдельными, пересекающимися под прямым углом осями 5 сателлитов 6. Оси 5 имеют возможность перемещаться одна относительно другой как в осевом, так и в угловом направлении, для чего их концы имеют скосы соответственно А и Б, которыми они опираются на коробку 9 дифференциала. Кроме того, в дифференциал введены промежуточные чашки 7, так же как и полуосевые шестерни, надетые на шлицы полуосей. При невращающихся сателлитах усилие к полуосям передается как и в простом дифференциале. При вращении сателлитов последние будут сдвигать концевые скосы осей 5 так, что усилие на фрикционную муфту 8, передаваемое через чашку 7, будет увеличиваться для отстающей полуоси и уменьшаться для оси, вращающейся быстрее. При этом величина подтормаживающего момента не будет постоянной, как в дифференциале с одной дисковой муфтой, а будет пропорциональна моменту, передаваемому колесами.
Для нормальной работы такого дифференциала требуется использование специального трансмиссионного масла для LSD или соответствующих присадок к обычному маслу. Кроме того, со временем возникает необходимость регулировки из-за износа дисков.
Вязкостная блокировка
Принцип ее действия такой же, как у дисковой. Гидравлическая муфта состоит из большого числа дисков с липкими рабочими поверхностями. Благодаря свойствам особой вязкой жидкости на силиконовой основе отвердевать при нагреве диски передают крутящий момент в зависимости от разности частот вращения входных и выходных валов. Нагрев происходит, когда одна полуось начинает вращаться быстрее другой. Характерной особенностью конструкции является то, что в случае длительного буксования колес блокирующая муфта с вязкой жидкостью работает вначале мягко, а затем происходит значительный рост эффективности блокировки. В затвердевшем силиконе диски получают жесткое зацепление и полуоси блокируются. Вискомуфты не требуют обслуживания и считаются весьма надежными, однако для их продолжительной работы необходимо сохранение полной герметичности устройства.
Винтовая блокировка
Принцип ее действия таков: в обычном режиме винты (или червяки, как их называют из-за характерной формы) свободно обкатываются вокруг центральной шестерни. В случае изменения момента винты проскальзывают в крайнее положение и фиксируются в эксцентричных пазах. Когда момент выравнивается, винты возвращаются в исходное положение. Момент срабатывания винтовых блокировок определяется профилем винтов. Такие дифференциалы мало подвержены износу (срок службы сопоставим со сроком коробки или классического дифференциала), а масло используется обычное трансмиссионное.
Кулачковая блокировка
Такая блокировка срабатывает при возникновении разности в скоростях вращения колес. Рассмотрим пример реализации дифференциала от компании Tractech. В корпусе дифференциала между парами корончатых шестерен установлены поворотные кулачки. В обычных условиях они не участвуют в работе, но, как только одно их колес начинает пробуксовывать (т.е., вращаться существено быстрее другого), кулачки поворачиваются и пары шестерен входят в зацепление, обеспечивая тем самым полную блокировку. Блокировка выключается, когда буксующее колесо прекратит проскальзывание. Этот тип дифференциалов также довольно долговечен и не требует специальных масел.
Особенности управления
Управление автомобилем, оборудованным самоблокирующимся межколесным дифференциалом имеет некоторые особенности. В частности, автомобиль в повороте на скользком покрытии может обладать избыточной поворачиваемостью, при слишком интенсивном разгоне на смешанном покрытии возможен увод в сторону от предполагаемой траектории и т.д. Особенно это касается разработок, предлагаемых в качестве дополнительного оборудования третьими фирмами. Однако грамотное использование свойств таких дифференциалов позволяет уверенно перемещаться в сложных дорожных условиях, и существенно повышает проходимость вне дорог.
Межосевой дифференциал и его блокировки
При отсутствии межосевого разделения мощности (межосевого дифференциала или отключающего механизма) необходимо отключить передний мост, чтобы стало возможно вращение передних и задних колес с разными угловыми скоростями. По условиям движения требуется, чтобы колеса как переднего и заднего мостов, так и колеса одного моста могли вращаться с разной частотой и проходить различные пути. Особенно характерно это для поворотов: передние колеса при повороте проходят большее расстояние, чем задние. На изменение пути колес влияют различные факторы: скольжение шин, их углы увода, давление воздуха, нагрузка на колеса, кинематика подвески. При этом очевидно, что соотношение между путями, проходимыми колесами переднего и заднего мостов, также меняется во время движения. Это обстоятельство исключает возможность применения разных передаточных чисел в главных передачах мостов для компенсации разности проходимых путей.
Колеса разных осей автомобиля, кинематически жестко связанные одно с другим, имеют при вращении одинаковые угловые скорости. На твердой поверхности дороги при движении автомобиля с приводом на все колеса (при отсутствии межосевого дифференциала) могут возникнуть условия, при которых колеса разных осей будут стараться двигаться с различными линейными скоростями, а жесткая мехаческая связь между ними станет преградой к достижению этого. При прямолинейном движении описанное явление может быть вызвано, например, разностью радиусов качения связанных между собой колес. Качение колес в этом случае должно сопровождаться относительным перемещением точек площадки контакта шины по поверхности дороги (со скольжением или буксованием). Подобное же возможно и при одинаковых радиусах качения, но при движении по дороге с неровной поверхностью или на повороте. Возникающее в этих условиях скольжение или 6yксовaние шин сопровождается увеличеным их износом, износом механизмов трансмиссии и непроизводительной затратой энергии двигателя на движение автомобиля. Для того чтобы колеса катились без вредных сопровождающих явлений в трансмиссии, кроме дифференциалов межколесных устанавливают дифференциалы межосевые.
Однако, в условиях внедорожного движения автомобиль может лишиться подвижности в тот момент, когда колеса одного из мостов потеряют сцепление с дорогой и начнут буксовать. В такой ситуации дифференциал обычного типа будет не в состоянии передать требуемую для движения величину крутящего момента задним колесам, опирающимся на твердый грунт. Для избежания этого на внедорожниках устанавливают межосевые дифференциалы с принудительной блокировкой. Примером подобного конструктивного решения может служить «Нива» ВА3-2121, оснащенная раздаточной коробкой с принудительно блокируемым межосевым дифференциалом.
Блокировкой пользуется водитель автомобиля для преодоления труднопроходимого участка дороги. При возвращении на шоссе межосевой дифференциал необходимо разблокировать. В современных конструкциях, кроме механического, применяются и другие приводы (пневматический, гидравлический, электрический), при этом сам процесс включения сводится к простому нажатию кнопки на панели.
Следующим шагом стало появление самоблокирующихся межосевых дифференциалов. Принципы их работы сходны с межколесными, но условия и задачи несколько другие. Так, при поворотах машины забегающим относительно корпуса дифференциала всегда будет вал, передающий момент на управляемую ось, что определяется кинематикой поворота машины с колесной формулой 4х4. Исходя из этого, при забегании приводного вала управляемого моста коэффициент блокировки желательно иметь невысоким, а при забегании (буксовании) неуправляемого моста — несколько большим. Такой дифференциал называют самоблокирующимся с несимметричными блокирующими свойствами.
В настоящее время на легковых внедорожниках широко используются межосевые дифференциалы с автоматической блокировкой с помощью гидравлической муфты с вязкой жидкостью. Они обеспечивают оптимальную силу тяги во всех условиях движения, в связи с чем отпадает необходимость в принудительной блокировке. Есть у них и другие преимущества. Этот узел предохраняет трансмиссию от перегрузки, которая может возникнуть, например, при внезапном ударе колеса.Дифференциал, автоматически блокирующийся гидравлической муфтой с вязкой жидкостью, чутко реагирует на состояние дорожной поверхности и обеспечивает более равномерную скорость автомобиля, а также уменьшает вероятность его застревания. При торможении межосевой дифференциал такого типа предотвращает блокировку колеса одного моста относительно колеса другого, приводящую к потере устойчивости. К тому же перераспределение избыточной тормозной силы с одной пары колес на другую значительно сокращает тормозной путь и сохраняет полный контроль над машиной.
Рассмотрим, как работает автоматически блокируемый межосевой дифференциал фирмы GKN с гидравлической муфтой. Изменение момента трения в ней рассчитано так, чтобы при маневрировании на поверхности с хорошими сцепными свойствами ( асфальт, бетон и т.д.) имелся малый момент трения между выходными валами. С ростом разности частот их вращения трение между звеньями муфты значительно возрастает. Блокировка с помощью муфты с вязкой жидкостью происходит точно в соответствии с распределением крутящего момента в межосевом дифференциале.
Испытания подтвердили, что распределение моментов между передними и задними колесами обеспечивает почти нейтральную поворачиваемость автомобиля. По легкости вождения и безопасности полноприводные автомобили с таким приводом превосходят даже переднеприводные легковые автомобили. Однако, при всех достоинствах такого рода блокировки, необходимо отметить, что фактическое включение блокировки после начала пробуксовки колес, характерное для вискомуфты, существенно снижает шансы на успешное преодоление серьезных внедорожных препятствий в виде слабого грунта, грязи или снега, поскольку буксующее колесо способно быстро зарываться. В результате возможностей автомобиля даже с заблокированным межосевым дифференциалом может оказаться недостаточно для самостоятельного выезда.
Подключаемый передний мост
Очень многие производители внедорожников используют схему с подключаемым передним мостом (так называемый part time 4WD). В этом случае межосевой дифференциал, как правило, отсутствует, и в режиме полного привода между мостами устанавливается жесткая кинематическая связь. Производители рекомендуют подключать передний мост только в сложных дорожных условиях, когда колеса склонны к пробуксовке. Продолжительное движение в таком режиме по дорогам с твердой поверхностью вызывает повышенный износ шин и трансмиссии (в частности, в раздатках с цепной передачей перегружается цепь), повышенный расход топлива, а также ухудшает управляемость на высоких скоростях. Для избежания этих отрицательных последствий многие контрукции предусматривают не только отключение переднего моста, но и отсоединение передних колес от полуосей. Для этого применяются колесные хабы (муфты свободного хода), которые могут быть автоматическими и ручными, рассоединение полуосей при помощи электрического или пневматического привода и т.д.
Виды дифференциалов | Справочная информация
Дифференциал является частью трансмиссии – системы, которая связывает мотор с ведущими колесами автомобиля. Этот механизм участвует в передаче вращательных усилий (крутящего момента) от двигателя к колесам, но главная его функция состоит в том, что он обеспечивает вращение колес при повороте авто с различной угловой скоростью.
В отсутствие дифференциала колеса автомобиля при прохождении поворота вращаются с одной и той же скоростью, что приводит к пробуксовке колеса, которое перемещается по большему внешнему диаметру поворотной дуги. Такой эффект крайне отрицательно сказывается на управляемости авто и приводит к быстрому износу покрышек.
В современном автомобилестроении используется три варианта размещения дифференциальной коробки в блоке трансмиссии:
- в авто с ведущими задними колесами (задним приводом) — в зоне задней оси;
- в машинах с передним приводом — непосредственно в самой коробке перемены передач;
- в полноприводных автомобилях (4WD) дифференциальное устройство может располагаться как в самой раздаточной коробке, так и в зонах обоих осей.
Устройство дифференциала
Базой конструкции дифференциального устройства является планетарный редуктор. В зависимости от того, какие зубчатые шестерни (передачи) используются для вращения колес, дифференциал делится на три разных вида:
- конический;
- цилиндрический;
- червячный.
Наибольшее распространение получила коническая зубчатая передача и, соответственно, конический дифференциал. Он традиционно монтируется между двух осей автомобилей с полным приводом, а не между колесами, как это возможно с иными видами.
Основные элементы конструкции одинаковы у всех типов дифференциалов, поэтому рассмотрим строение узла на примере конического механизма.
Дифференциальный механизм конического типа состоит из следующих элементов:
- планетарный редуктор;
- шестерни с сателлитами;
- корпус устройства.
На профессиональном сленге инженеров автомобилестроения и специалистов сервисных центров корпус дифференциального устройства называется «чашкой». Его основное назначение — принять вращательные усилия двигателя и передать их через сателлиты на шестерни. К поверхности чашки прикреплена ведомая шестерня ведущей передачи, а внутри чашки смонтированы оси, на которых перемещаются сателлиты. Собственно говоря, именно они и выполняют сцепление чашки (корпуса) и шестеренок. В легковых транспортных средствах традиционно применяется всего одна пара сателлитов, в грузовых — две, так как требуется передавать особенно высокий крутящий момент.
Получив энергию от сателлитов, шестерни начинают движение по оси и передают тот же крутящий момент без изменений на ведущую пару колес. В результате транспортное средство приходит в движение.
Шестерни, расположенные на осях, могут иметь равное или разное количество зубцов (шлицев). Если число зубцов равное, то шестерня образует симметричный дифференциал – крутящий момент распределяется по осям в равных соотношениях. Если же количество зубьев не равное, то происходит несимметричная раздача энергии на колеса, что обеспечивает повышенную проходимость в сложных дорожных условиях.
Функциональность дифференциального устройства
Симметричный дифференциал может функционировать в одном из трех доступных режимов.
Основной режим — это езда в направлении «прямо». В данном режиме колеса встречают одинаковую силу дорожного сопротивления и, соответственно, получают одинаковый крутящий момент.
При вхождении в поворот режим работы дифференциала изменяется. Даже незначительный поворот влево или вправо ведет к тому, что внутреннее колесо испытывает большее сопротивление, нежели внешнее. Чтобы сгладить этот дефект, внутренняя шестеренка замедляет свой ход и, тем самым, заставляет сателлиты двигаться в другом направлении, что увеличит амплитуду вращения наружной полуосевой шестерни. Из-за этого изменяется угловая скорость вращения двух ведущих колес, за счет чего осуществляется плавное вхождение в поворот
Третий режим в работе дифференциального устройства включается при езде по льду или иной скользящей поверхности. Одно из ведущих колес начинает испытывать сопротивление, а второе — нет. Дифференциал в таких случаях заставляет двигаться проскальзывающее колесо с максимальной скоростью, а на второе колесо подача крутящего момента приостанавливается. После прохождения препятствия требуется уравнять подачу энергии на колесную пару, для чего может потребоваться блокировка дифференциала.
Как отмечают специалисты в ГК Favorit Motors, сегодня крупные европейские и американские автопроизводители используют собственные разработки в области дифференциалов. Например, предлагаемые модели автомобилей Cadillac (система Controlled), Chevrolet (дифференциал Positraction) и Ford (механизмы Equa-Lock и Traction-Lok) применяют в трансмиссии исключительно свои модели распределяющих механизмов.
Подборка б/у автомобилей CadillacВиды современных дифференциалов
Это одно из самых конструктивно простых устройств, которое составлено из планетарного редукторного механизма (в плоском исполнении) и схемы со сдвоенными сателлитами, которые при работе сцепляются между собой. Используется косозубое сцепление, которое под большой нагрузкой выдает осевые мощности и передает их на пары сателлитов. Благодаря дополнительному вращению нужного ряда сателлитов при поворотах или пробуксовке на скользкой поверхности удается достигнуть торможения одного колеса и придать энергию другому.
Дифференциал Quaife подразумевает использование сразу пяти пар сателлитов для максимальной надежности сцепления косых зубьев между собой. Это, с одной стороны, позволяет эффективно использовать механизм в самых сложных дорожных условиях. А, с другой стороны, говорит о том, что со временем будет наблюдаться обширный износ всей конструкции в целом.
Тип дифференциального механизма Quaife был запатентован еще в 1965 году. Сегодня он преимущественно используется в гоночных или спортивных автомобилях, а также некоторых моделях переднеприводных машин.
Это довольно старый вид червячного дифференциального устройства, он был изобретен еще в 1950-х годах. На сегодняшний день автопроизводители используют 3 усовершенствованных разновидности дифференциала Torsen, однако все они имеют примерно одинаковый принцип работы. Шестерни, которые расположены на ведущих полуосях, образуют так называемую червячную пару с сателлитами. При этом, что существенно, на каждой полуоси располагаются свои сателлиты, которые парами сцепляются в некоторых положениях с сателлитами другой полуоси.
При движении вперед по прямой червячные пары находятся в остановленном положении, а при движении в повороте они проворачиваются. Очередной проворот по оси обеспечивает изменение угла колеса при поворотах и разворотах. Дифференциал Torsen считается самым мощным и износостойким, он работает при максимальной нагрузке и соотношениях крутящего момента.
- Механизм с дисковой блокировкой
Этот вид дифференциального устройства состоит из симметричного планетарного редукторного механизма, который закреплен на шестеренках конической формы. Шестерни имеют две маленькие муфты той же формы и два диска. Частично диски могут цепляться за саму чашку дифференциала, а частично — соприкасаться со сцеплением, которое работает при воздействии ведомой шестеренки.
Суть блокировки дифференциала заключается в том, что при возрастании механической силы на шестерни появляются вторичные осевые мощности. Дополнительные силы стремятся разъединить стыки между шестернями. В тот момент, когда им это удается, выравнивается скорость каждого из колес в связи с тем, что угловые скорости приобретают одно и то же значение.
Дифференциал с дисковой блокировкой появился еще в конце 1930-х годов, однако после значительной модернизации используется и сегодня — обычно на внедорожниках и спорткарах.
- Дифференциал кулачкового типа
Кулачковый дифференциал может иметь 2 варианта исполнения. Первый подразумевает расположение кулачковой муфты между двумя ведомыми шестеренками. В кулачковом механизме второго типа зубчатых колес нет в принципе – водилом здесь является сепараторное кольца, а функцию сателлитов выполняют «сухари» (специальные клинья). Ведомыми шестернями в этом случае являются кулачковые диски.
Принцип конструкции кулачкового дифференциала второго типа понятен из нижеприведенной схемы, где 1 – это корпус, 2 – обойма, 3 –сухарь, 4 и 5 – полуосевые звездочки. «Сухари» могут располагаться горизонтально (рисунок а) или радиально (рисунок б)
Суть блокировки дифференциального устройства заключается в том, что как только начинает наблюдаться разница между скоростными углами, кулачковая муфта (или кулачковые диски — во втором варианте исполнения) сразу же блокируют дифференциал.
Начальные разработки такого типа механизмов появились в 1940-х годах. В легковых транспортных средствах такой тип дифференциалов сегодня практически не используется. Основная сфера применения кулачкового типа — в военном автомобилестроении.
- Вискомуфта (вязкостная муфта)
Дифференциал конструктивно имеет на одной из ведущих полуосей емкость, наполненную вязкой жидкостью. В ней находятся 2 дисковых блока, первый из которых соединен с ротором, а второй — с другой полуосевой. Соответственно, чем больше будет разница в наборе скорости между колесами, тем больше будет становиться разница и в скорости движениях блоков дисков. Из-за вращения вязкость жидкости увеличивается.
Это самая простая и в то же время бюджетная конструкция дифференциального устройства. По оценкам специалистов ГК Favorit Motors устройство преимущественно устанавливается на городские паркетники, так как в условиях бездорожья вискомуфта не может обеспечить требуемую управляемость и проходимость.
Два типа принудительной блокировки дифференциала
В современных транспортных средствах используется как ручной, так электронный вариант блокировки дифференциала. У каждого из них есть свои преимущества. Ручная блокировка дифференциального механизма осуществляется непосредственно из салона авто. По команде водителя ступорятся вращающиеся шестерни и колеса начинают двигаться в одном темпе.
Такой тип применим перед преодолением разного рода дорожных препятствий в виде глубокого снега, грязи, ям или горок. После прохождения сложных участков можно проводить разблокировку. Традиционно ручная блокировка дифференциального устройства применяется на вездеходных транспортных средствах и внедорожниках.
Если автомобиль снабжен новой системой TRC, то автоматика сама производит электронную блокировку. В том случае, если одно из ведущих колес начинает буксовать, то оно будет слегка подтормаживаться тормозом авто. Удобство такого типа неоспоримо, однако не всегда блокировка будет включаться в нужный момент.
Вне зависимости от того, какой именно тип дифференциального устройства установлен на вашем автомобиле, специалисты ГК Favorit Motors могут предложить диагностику и обслуживание машины с учетом конструктивных особенностей механизма блокировки. Грамотный подход сочетается с опытностью мастеров, а стоимость профессиональных услуг считается одной из самых привлекательных по Москве.
Самые распространенные симптомы неисправности дифференциала – повышенная шумность, посторонний стук и удары, появление подтеков масла. Мастера автосервиса Favorit Motors отмечают, что важно незамедлительно обратиться в техцентр, чтобы устранить проблемы в работе устройства и избежать его дальнейшего разрушения. Какой бы сложной ни была неисправность, мастера сервисного центра Favorit Motors обладают всем необходимым диагностическим оборудованием и огромным опытом работы, что позволяет быстро и качественно устранить поломку. Сотрудники регулярно проходят переобучение в учебных центрах автопроизводителей, что позволяет им выполнять ремонтно-восстановительные работы любой сложности.
Виды дифференциалов
Блокировки дифференциалов используют для повышения вездеходности более восьмидесяти лет и несмотря на все достижения прогресса, настоящий внедорожник без них до сих пор не обходится.
В материале используется техническая лексика, способная привести к нарушению работы мозга неподготовленного читателя.
Ещё в начале 1930-х не кто иной как Фердинанд Порше, вёл исследования по части блокировок, а чуть позже организованная им компания ZF (Zahnradfabrik – завод зубчатых колёс) комплектовала Volkswagen Type B70 первым в мире кулачковым дифференциалом. Сегодня в арсенале производителей масса различных конструкций, которые они штатно или опционно устанавливают на свои автомобили 4х4.
Нужно сразу разделить два принципиально разных подхода к блокировке дифференциала. Первый – применение самоблоков, которые способны без привода или управления извне переносить крутящий момент с буксующего колеса на то, у которого лучше сцепление с дорогой, то есть «замыкаться». На самом деле полной, стопроцентной блокировки в их промышленных видах нет, и потому корректно называть их дифференциалами повышенного трения. Именно такой и изобрел Порше в 1932 году. Однако существуют и конструкции, умеющие самостоятельно замыкаться полностью. Производят их небольшие компании. Таков, например, шариковый дифференциал Красикова – устройство, безусловно, полезное на внедорожной трассе, но мы в этот раз поговорим только о разработках с известным ресурсом, которые производители ставят на автомобили серийно.
Дифференциал Красикова. Замкнутые цепочки шариков играют здесь роль обычных шестерён. Просто и эффективноВторой подход предполагает блокировку дифференциалов извне. При помощи механики, электрики или пневматики дифференциалы жёстко соединяют две свои половинки для вращения вместе. Управлять процессом может как водитель, так и автоматика.
Ещё одно принципиальное различие – если межколёсные дифференциалы обычно работают симметрично, то среди межосевых есть как симметричные, так и несимметричные, раздающие момент вперёд и назад не поровну. Цели и области применения у них разные. Симметричные, как правило, атрибут внедорожника, которому важно просто выдать максимум момента к тому или иному колесу. Несимметричные – удел спортивных кроссоверов: им дисбаланс при сохранении привода на все колёса придаёт заднеприводный характер в вираже и тем самым повышает управляемость.
Среди разнообразных более-менее сложных конструкций существуют поистине уникальные системы, как, например, управляющие «разнотягом» задних колёс устройства AYC Mitsubishi и SH-AWD Honda, DPC BMW.
SH-AWD. Два комплекта планетарных редукторов и многодисковых муфт позволяют подруливать разнотягом колёсС ПОВЫШЕННЫМ ТРЕНИЕМ
На сегодняшний день наиболее распространён винтовой или червячный дифференциал, в котором распределением момента между половинками заведуют пары косозубых шестерён. Степень их блокировки зависит от трения в косозубом зацеплении и от трения торцов шестерен о корпус дифференциала. Варьировать характеристики можно изменяя угол зубьев, но в любом случае степень блокировки, обеспечиваемая такими конструкциями по вездеходным меркам эфемерна. К таким системам относятся Torsen и Quaife. Благодаря мягкому, неполному срабатыванию и возможности создать несимметрично работающую конструкцию, эти дифференциалы как правило применяют в качестве межосевых. Кстати, главный плюс Torsen – его высочайшая надёжность.
Блокировка Torsen/Quaife. Винтовые шестерни такой блокировки при зацеплении работают с большим трениемДругой вариант дифференциалов повышенного трения – многодисковые конструкции, в которых пакет «мокрого» сцепления, соединяющий две полуоси, близок по конструкции к аналогичному в обычном автомате. Характеристика срабатывания и степень блокировки здесь определяется тем, каким образом сжимались эти диски. Самый простой дифференциал повышенного трения устанавливали на старый Grand Cherokee – там пакет дисков был просто подпружинен с постоянным усилием. То есть дифференциал был всё время немного поджат, а в случае пробуксовки одного колеса он передавал какую-то часть момента на другое. Плюс – простота конструкции, минус – линейность характеристики сжатия определяла узкий диапазон действительной работы дифференциала. Проще говоря, на серьёзном бездорожье муфта просто буксовала и полноприводность получалась условная.
Многодисковая муфта. Небольшой фрагмент стандартной автоматической коробки может работать в качестве устройства подключения моста. Выигрыш в дешевизне, проигрыш в надёжностиВ более продвинутых системах в качестве рабочей жидкости для пакета фрикционов использовались силиконовые смазки, повышающие трение при нагреве. Но и они скорее для полноприводных спортсменов, чем для полноценных внедорожников, хотя именно такие конструкции были установлены в заднем мосту Mitsubishi Pajero и Nissan Patrol. Дифференциал с виско-муфтой довольно часто применяли в качестве межосевого — например, на Subaru Impreza, Legacy, Forester с механической коробкой, а впервые его серийно установили на AMC Eagle. Ещё одна ветвь порождённая виско-муфтами – конструкции, в которых она вообще полностью заменила межосевой дифференциал. Такова знаменитая трансмиссия Syncro полноприводных Volkswagen последней трети ХХ века.
Гарантированно блокирующимся стал многодисковый дифференциал с гидророторным насосом. Тут уже дело не ограничилось свойствами масла или натягом пружины. Насос был прикреплён к одной стороне дифференциала, а приводился от другой. Работать он начинал, когда создавалась разница вращения правого и левого колёс, а выработанное давление, в зависимости от степени пробуксовки, больше или меньше сжимало диски. Конструкция хоть и не стопроцентно надёжная, зато гораздо более вездеходная, чем все предыдущие варианты. Из минусов – довольно резкое срабатывание и, увы, не слишком большой ресурс. Тем не менее на Grand Cherokee WJ 1999 года именно такой дифференциал установлен в качестве межосевого.
Армейская крайность самоблоков – кулачковые или сухариковые дифференциалы повышенного трения. Этот вид можно считать самым древним, а представляют они собой абсолютно механическую систему, в которой замыкание половин дифференциала происходит посредством трения поперечных сухарей по выступам боковых муфт – кулачкам. Это довольно грубая, но надёжная конструкция, хорошо работающая в приводах медленных тяжёлых машин с большими колёсами. Она имеет два недостатка – высокую сложность изготовления и огромные потери мощности внутри самого устройства. Такие дифференциалы массово устанавливали на большую часть советской армейской техники, от ГАЗ-66 и «Уралов» до БТР.
Кулачковая блокировка. Главный рабочий элемент – обойма с сухарями. Двигаясь с усилием вперёд-назад, сухари огибают впадины и выпуклости (кулачки)УПРАВЛЯЕМЫЕ ИЗВНЕ
Вторая группа блокируемых дифференциалов – те что механически (электрически, пневматически) намертво соединяют левую половину моста с правой. С ними всё более-менее просто и понятно: к мосту присоединён какой-либо привод, внутри – скользящая муфта наподобие тех, что включают передачи в коробке, – и тяга жёстко распределена между колёсами в соотношении 50 на 50. Причём если раньше для блокирования требовалась полная остановка, то сегодня подавляющее большинство конструкций отлично блокируются и на ходу, при скоростях до 40–50 км/ч.
Именно они лучше всего подходят для бездорожья, наиболее надёжны и безальтернативны для машин, владельцы которых готовы покорять направления, но… О том, что заблокированный дифференциал может быть не только полезен, но и вреден, хорошо знают обладатели внедорожников с механической блокировкой. В грязи такая машина, разумеется, значительно лучше гребёт колёсами, но теряет в управляемости. А на твёрдом покрытии движение в заблокированном режиме вообще чревато поломками и всё той же неважной управляемостью – машина стремится выпрямить траекторию, неохотно заходит в поворот. Следовательно, нужно непрерывно включать-выключать блокировки, а ещё лучше – дозировать тягу на каждое колесо в зависимости от его сцепления с дорогой. Поэтому теперь мы поговорим не о жёстко блокируемых системах, а о дальнейшем развитии самоблокирующихся устройств из предыдущей главы.
Большую часть проблем, связанных с задержками срабатывания, степенью блокировки и главное безошибочностью моментов включения-отключения, удалось решить тогда, когда для рядового автомобиля стали доступными электронные системы борьбы с буксованием. Алгоритм их работы прост: датчик вращения колеса (тот же самый, что обслуживает ABS) служит информатором о наличии-отсутствии пробуксовок, а исполнительные механизмы так или иначе оперируют тягой.
Наиболее пригодными для воздействия электроники, разумеется, получились многодисковые муфты, породив обширное семейство электронно-управляемых систем. Причем скорость их реагирования позволяет столь тонко дозировать тягу на половинках дифференциала, что автомобиль способен мгновенно приспосабливаться к меняющимся условиям движения. Для межосевого дифференциала это дает возможность перебрасывать часть момента с оси на ось для уверенного трогания или придания автомобилю большей заднеприводности в повороте. Межколесные получили ещё больше полномочий – теперь они могут даже корректировать курс на ходу.
Подобные системы установлены в трансмиссиях заряженных версий М BMW X5 и X6. Помимо регулируемого несимметричного межосевого (40 на 60% в спокойном режиме), в заднем мосту здесь установлен активный дифференциал DPC с двумя пакетами фрикционов и двумя планетарными механизмами. В повороте фрикционы внешнего колеса сжимаются, увеличивая тягу на нём. Вкупе с перераспределением момента в пользу задних колёс это даёт сильный эффект доворота машины без поворота руля. Разумеется, комфортность и универсальность такой системы полностью зависит от тонкостей прописанных программ, но и открывает перед владельцем даже некоторую возможность индивидуальной настройки персонального автомобиля в сторону зажигательности или, наоборот, безопасности.
Наряду с подобными устройствами те же функции могут быть с успехом реализованы штатной противобуксовочной системой, тормозящей свободное колесо и через стандартный свободный дифференциал отсылающей момент к противоположному. По сути, это типовая работа системы стабилизации ESP, перепрограммированная для условий плохой дороги и низких скоростей. И здесь главное – быстродействие, а также точность программы. Подобные «псевдоблоки» способны даже кроссоверам придать достаточно высокую проходимость. К примеру, работу системы контроля тяги ETC стандартного М-класса на бездорожье можно отличить от честно заблокированного аналога со внедорожным пакетом лишь по треску насоса ABS. Разумеется, для длительных силовых упражнений такой вариант не слишком хорош – немного теряется тяга, насос ABS перегревается, да и колодки изнашиваются, но эпизодическое бездорожье подобная электроника побеждает триумфально. Поскольку эффективность подобных систем с годами растёт, а стоимость падает, они всё больше вытесняют с рынка иные, механически более сложные устройства. Последним приходится довольствоваться нишей автоспорта или полноценных внедорожников.
Сегодня процессы самоблокировки в большинстве дифференциалов столь скоротечны и плавны, что зачастую даже продвинутый водитель не в состоянии отличить, сработал у него самоблок, принудительная блокировка или это электроника стабилизации помогла не буксовать. Будущее систем перераспределения тяги в поголовном господстве противобуксовочных систем для массового автомобиля и полноценных «железных» блокировок для настоящего, бескомпромиссного офф-роуда.
Текст Евгений Хапов
Как правильно использовать блокировку дифференциала — 4SITE 4×4 Tires
Блокировка дифференциала (блокировка дифференциала) может придать вашему автомобилю необходимый импульс, когда он попадает в сложную ситуацию на бездорожье. Знание того, как и когда использовать блокировку дифференциала, позволит вам с легкостью преодолевать труднопроходимую местность, помогая получить больше от вашего внедорожника.
Прочтите, чтобы узнать, что такое блокировка дифференциала, почему это важно и как использовать блокировку дифференциала во время вождения.
Что такое Diff Lock?
Четыре колеса вашего 4X4 должны иметь возможность двигаться с разной скоростью, чтобы ваш автомобиль мог эффективно поворачивать повороты.Таким образом, все ведущие оси — передняя и задняя в полноприводном автомобиле — имеют дифференциал. Этот дифференциал направляет мощность на колесо, которое легче всего вращать, обеспечивая разную мощность для каждого колеса в соответствии с его потребностями.
Автомобили имеют только один дифференциал, но автомобили 4X4 могут иметь до трех дифференциалов — переднего, центрального и заднего.
Блокировка дифференциала удерживает этот дифференциал на месте, заставляя все колеса оси двигаться с одинаковой скоростью. Это обеспечивает равную мощность на всех колесах, что необходимо при движении по труднопроходимой местности.
Почему ваша блокировка дифференциала так важна?
Блокировка дифференциала заставляет все колеса вращаться с одинаковой скоростью независимо от тяги. Это полезно, если вы столкнулись с труднопроходимой местностью, и одно или несколько колес отрываются от земли, поскольку полная мощность остается на других колесах, гарантируя, что вы все еще движетесь в направлении движения.
Например, вы едете по каменистой местности, и одно из ваших колес отрывается от земли. Это может быть колесо, которое обладает наибольшей движущей силой, в то время как остальные три колеса изо всех сил пытаются набрать достаточно тяги, чтобы толкнуть автомобиль вперед.Блокировка дифференциала обеспечивает передачу максимальной мощности на все колеса, обеспечивая столь необходимый импульс вашему движению вперед.
Таким образом, блокировка дифференциала обеспечивает противобуксовочную систему и является ключевым компонентом предотвращения пробуксовки колес, что может спасти жизнь в сложных условиях вождения, таких как снег или лед.
Как использовать блокировку дифференциала при вождении
Во-первых, блокировку дифференциала не следует включать при движении по дороге, если только погодные условия, такие как снег или лед, не требуют дополнительной тяги.Используйте блокировку дифференциала, когда хотите съехать по бездорожью, для езды по труднопроходимой местности, такой как грязь, гравий, грязь или снег. Вам нужно будет включить блокировку дифференциала только тогда, когда вам понадобится дополнительное сцепление, поэтому вы можете использовать его только в течение нескольких минут в каждом приключении по бездорожью.
Есть два типа блокировки дифференциалов — автоматическая и ручная.
Автоматические блокировки дифференциалов срабатывают автоматически при потере сцепления. Блокировка дифференциала отключится, как только будет восстановлено сцепление с дорогой.Некоторые дифференциалы с автоматической блокировкой отключаются только тогда, когда одно колесо начинает вращаться быстрее, чем другие.
Ручная блокировка дифференциала позволяет водителю управлять автомобилем, позволяя ему решать, когда и нужно ли дополнительное тяговое усилие. Существуют различные типы ручных блокировок дифференциала, большинство из которых включаются переключателем на приборной панели или рычагом переключения передач. Они работают либо со сжатым воздухом, либо с электромагнитом, либо с тросом.
Когда ваш дифференциал заблокирован, ваш автомобиль будет двигаться по прямой, что затрудняет повороты.Слушайте свой автомобиль и не подвергайте его чрезмерной нагрузке, иначе вы можете серьезно повредить оси.
Энтузиасты бездорожья расходятся во мнениях относительно того, какая из трех возможных блокировок дифференциала (передняя, задняя или центральная) работает лучше всего, и хотя задний дифференциал с блокировкой кажется предпочтительным, вы найдете свою собственную систему, когда будете выходить на гусеницы. .
После того, как вы освоите блокировку дифференциала, движение по бездорожью станет намного более увлекательным, так как вы сможете преодолевать более сложные трассы и труднопроходимую местность.
Шины 4×4 Оставайтесь в безопасности при выезде на бездорожье. Мы рекомендуем всегда иметь при себе запасное колесо и шину, чтобы быть наготове в случае разрыва или прокола. Узнайте больше о нашем ассортименте шин и дисков для 4×4 и узнайте, как легко заказать через Интернет с 4SITE 4X4 Tyres.
Вернуться в блог
Что такое блокирующий дифференциал?
Мы часто это видим. Блокируемый дифференциал — желанный вариант для внедорожников, таких как Toyota Tacoma и Jeep Wrangler.Но что именно это означает? Почему это помогает, когда вы едете по тропам? Это одна из тех механических концепций, которая поначалу может показаться сложной, но как только вы поймете, что она означает, на самом деле она довольно проста.
2020 Jeep Wrangler EcoDiesel | FCAИтак, давайте посмотрим на механизм блокировки дифференциала, чтобы понять, что это такое. Затем мы сможем применить эти знания, чтобы выяснить, почему они могут помочь нам в условиях бездорожья. После этого мы также можем проверить, что такое дифференциал повышенного трения, и рассмотреть несколько примеров различных популярных автомобилей с этими опциями.
Такома спасает пустыню Блэк Рок | Jeffery Hannah-Блокировка дифференциала
Когда дифференциал заблокирован, каждое колесо оси вращается с одинаковой скоростью. При открытом дифференциале одна шина может потерять сцепление с дорогой. Следовательно, противоположная шина будет работать с пониженным крутящим моментом. Это означает, что возможно, что транспортное средство окажется с одним колесом на скользкой поверхности, которое ускользнет, в то время как другая шина на оси останется с большим крутящим моментом. Несмотря на то, что это шина с большим сцеплением, другая шина, которая проскальзывает, получает слишком много кинетической энергии и лишает шину крутящего момента, необходимого для движения транспортного средства, с большей тягой.
СВЯЗАННЫЙ: Почтовые грузовики USPS вспыхивают с угрожающей скоростью
Сегодня антипробуксовочная система компенсирует пробуксовку колеса путем активации тормозов. Это создает реакцию крутящего момента. Для сравнения мы видим, как блокируемый дифференциал полезен на скользкой или неровной местности. Снег, песок, грязь и т. Д. — это условия, в которых заблокированный дифференциал может существенно повлиять на возможности таких автомобилей, как Jeep Wrangler или Toyota Tacoma.При заблокированном дифференциале крутящий момент по-прежнему будет передаваться на то колесо, у которого больше тяги. Это потому, что, когда дифференциал заблокирован, два колеса, которые находятся на одной оси, вращаются с одинаковой скоростью.
2021 Chevy Colorado l ChevyДифференциал повышенного трения
Дифференциал повышенного трения — это, по сути, сочетание этих двух концепций. Вы получаете преимущество открытого дифференциала на таких условиях, как сухое покрытие, но когда местность становится более скользкой или неровной, дифференциал блокируется, чтобы обеспечить достаточный крутящий момент на колесе с большим сцеплением.Либо пакет сцепления (как на видео ниже), либо вязкая жидкость, либо специально разработанная зубчатая передача позволяют блокировать дифференциал. Это зависит от механики конкретного автомобиля.
СВЯЗАННЫЙ: Что делает дифференциал повышенного трения желательным?
Какие автомобили имеют блокировку дифференциала?
Согласно «Автомобиль и водитель», обозначенные внедорожники, такие как Jeep Wrangler или внедорожники Mercedes-Benz G-Class, имеют возможность блокировки дифференциала.Кроме того, пикап Toyota Tacoma имеет блокировку дифференциала — согласно Toyota. Кроме того, многие другие пикапы имеют возможность блокировки дифференциала.
Ford F-150 | FordАвтомобили с дифференциалом повышенного трения, согласно AutoBytel, включают линейку автомобилей BMW M, Cadillac ATS и Chevrolet Camaro. Есть несколько автомобилей, которые также имеют дифференциал повышенного трения в качестве опции. Перед арендой или покупкой лучше спросить о трансмиссии и механике транспортного средства, чтобы лучше понять, как они работают, когда вы на нем водите.
4WD против AWD: в чем разница?
Почему Subaru работает лучше, чем Jeep в некоторых условиях и наоборот? Ответ в том, как они приводят в движение свои колеса. Даже если все четыре приводятся в движение, то, как к ним поступает мощность — и как это влияет на ваше вождение — сильно различается. В других случаях он может вообще не отличаться. Смущенный? Давайте объясним, как все это работает.
Начинается с дифференциала
Когда вы поворачиваете на своем автомобиле, грузовике или полноприводном фургоне с внедорожником, внешние колеса перемещаются дальше, чем внутренние, поэтому им нужно вращаться быстрее.Чтобы обеспечить такую разность скоростей, существует устройство, называемое дифференциалом между колесами на оси. Ваши передние колеса также перемещаются дальше, чем ваши задние колеса, поэтому в автомобиле с полным или полным приводом также требуется дифференциал между передней и задней осями.
Эта система отлично подходит для дороги с хорошим сцеплением. Но вся эта причудливая безаварийность в дорожных условиях с высоким сцеплением мешает вам, когда вы сталкиваетесь с ситуациями с низким сцеплением, которые вы найдете на бездорожье или в плохую погоду.Видите ли, природа дифференциала состоит в том, чтобы направлять весь крутящий момент двигателя по пути наименьшего сопротивления — шине с наименьшим сцеплением.
Если вы когда-нибудь пробовали проехать по снежному склону, вы наверняка это замечали. Когда вы нажимаете на педаль газа, одно колесо вращается свободно, а другое ничего не делает. Чтобы обеспечить сцепление с дорогой в этих условиях, вам нужно заблокировать колеса вместе. И то, как автомобиль это делает, определяет его возможности.
Зачем ездить на всех четырех колесах?
Давайте остановимся на кратком ответе: тяга.При прочих равных четыре колеса имеют вдвое большую тягу, чем два. Конечно, когда мы начали вдаваться в вышесказанное, подключить мощность ко всем четырем колесам было довольно сложно.
Как работает полный привод
Благодаря такому дифференциалу между осями автомобиль с полным приводом направит мощность вашего двигателя по пути наименьшего сопротивления — колесу с наименьшим сцеплением. В то время как полноприводный автомобиль может выбирать только между двумя колесами, система полного привода ищет наименьшее сопротивление на всех четырех колесах.
Чтобы противодействовать этому, лучшие автомобили с полным приводом оснащаются межосевым дифференциалом, который содержит сцепление или вязкостный привод. Это распределяет крутящий момент спереди назад, направляя его от вращающегося колеса. Благодаря тому, что хорошие автомобили с полным приводом делают это на лету, автоматически, без какого-либо вмешательства водителя, они могут помочь водителю поддерживать сцепление с дорогой в различных условиях. Полный привод может перейти от сцепления с дорогой (где дифференциалы должны обеспечивать разные скорости движения из стороны в сторону и спереди назад) на скользкий снег, дождь или грязь (где крутящий момент также необходимо распределить между колесами с сцеплением) практически мгновенно.Вот почему полный привод — лучший выбор для большинства водителей и помогает безопасно перемещаться как в ненастную погоду, так и при легком бездорожье. Важным отличием систем полного привода является то, какой крутящий момент они способны распределять — чем больше, тем лучше. Обязательно ищите этот номер при поиске следующей покупки автомобиля.
Как работает полный привод
4WD работает, блокируя переднюю и заднюю оси вместе, распределяя крутящий момент между ними 50:50. Это обеспечивает отличное тяговое усилие, но автомобиль, заблокированный в режиме полного привода, не может безопасно эксплуатироваться на сухом асфальте, поскольку его передняя и задняя оси вынуждены вращаться с одинаковой скоростью.Помимо того, что автомобиль потенциально может выйти из-под контроля, это также вызывает большую нагрузку на трансмиссию и может привести к ее повреждению. При заблокированном режиме 4WD транспортному средству требуется пробуксовка колес, чтобы компенсировать разную скорость осей — в режиме 4WD грузовик может найти сцепление с дорогой на рыхлых поверхностях, но для работы также требуются рыхлые поверхности. Таким образом, вы действительно когда-либо используете 4WD только по бездорожью или по глубокому снегу.
Чтобы максимально усложнить ситуацию, некоторые автомобили с полным приводом также могут работать с полным приводом. Land Rover Discovery Уэса — отличный тому пример.Во время езды по Голливуду по асфальтированным дорогам у него не будет блокироваться передняя и задняя оси. Если повторить нашу предыдущую тему, это означает, что крутящий момент передается на все четыре колеса, но не распределяется между передней и задней частью. Крутящий момент передается на то из четырех колес, которое имеет наименьшее сцепление с дорогой. Затем, когда он едет по бездорожью в Baja, он блокирует этот межосевой дифференциал, включает 4WD, и мощность равномерно распределяется между передней и задней частями, удваивая тяговое усилие. Благодаря такой компоновке автомобиль с постоянным полным приводом может безопасно двигаться по дороге с разблокированным межосевым дифференциалом, а затем перемещаться по рыхлой местности, блокируя этот дифференциал.
В то время как 4WD может равномерно распределять мощность спереди назад, он не может распределять ее из стороны в сторону по оси. Это означает, что в режиме полного привода крутящий момент по-прежнему передается на колесо с наименьшим сцеплением с дорогой на каждой оси. Чтобы исправить это, вам понадобится блокируемый дифференциал, который заставляет оба колеса на оси вращаться с одинаковой скоростью. Это последний кусочек головоломки, позволяющий добиться максимального сцепления с дорогой на бездорожье. При заблокированном межосевом дифференциале и заблокированных дифференциалах на обеих осях крутящий момент распределяется поровну на все четыре колеса.
«Шкафчики» могут работать механическими, электронными или пневматическими средствами. Усовершенствованные внедорожники, такие как Jeep Wrangler Rubicon или Mercedes G-Wagon, в стандартной комплектации оснащены передними и задними шкафчиками, что означает, что они единственные автомобили, действительно способные одновременно управлять всеми четырьмя колесами в условиях низкой тяги. Если в вашем автомобиле нет передних и задних запирающихся шкафчиков, это лучшее вложение, которое вы можете сделать для достижения большей проходимости по бездорожью. Шкафчики ARB полностью невидимы для вашего автомобиля, пока вы не нажмете переключатель, не включите их и не получите мгновенный захват.
Низкий диапазон увеличивает крутящий момент
Если вы когда-нибудь пытались проехать на машине по бордюру, вы заметили, сколько газа нужно, чтобы перебраться через это простое препятствие. И твоей машине это, наверное, не понравилось. Хотите знать, как внедорожники ползут по гигантским крутым скалам? Это не с большей мощностью, а с пониженной передачей. Передача пониженного диапазона увеличивает крутящий момент двигателя (обычно в два-четыре раза). Это похоже на переключение на бабушку на горном велосипеде — внезапно подъемы требуют гораздо меньше работы.Это также увеличивает эффект торможения двигателем; Низкочастотная передача позволяет спускаться по очень крутой местности без использования тормозов.
Позволяя преодолевать сложную местность на более низких скоростях, передача пониженного диапазона также облегчает преодоление препятствий на передаче, позволяя подвеске поглощать неровности и повышая безопасность. Всегда оставайтесь на малой дальности, если вы едете по крутому бездорожью.
Технология заменяет механические возможности
На бездорожье возможности вашего автомобиля зависели от полного привода, блокировки дифференциалов и других специальных компонентов.Технологии меняют это. В наши дни люди хотят, чтобы автомобили могли преодолевать Рубиконовую трассу и Нюрбургринг. Контроль тяги делает это возможным.
Кому нужен дорогой, редко используемый блокируемый дифференциал, если вы можете просто обманом заставить свою систему ABS выполнять ту же работу? Благодаря выборочному срабатыванию тормоза на прялке эта технология имитирует эффект запирающего устройства, направляя крутящий момент на колесо вместе с тягой. В наши дни антипробуксовочная система стала настолько эффективной, что может ловить прялку за 1/100 оборота.Он автоматически предоставляет преимущества шкафчика, и вам не нужно знать, когда его использовать. Единственный недостаток заключается в том, что вы отбираете крутящий момент двигателя, чтобы получить тягу — хорошо, если у вас более чем достаточно крутящего момента, но плохо, если у вас нет передачи, чтобы его найти.
Вы можете использовать левую ногу, чтобы имитировать это. В следующий раз, когда ваш AWD Subaru застрянет, когда одно колесо будет неконтролируемо вращаться, попробуйте тормозить левой ногой, одновременно нажимая педаль газа правой.Это должно направить мощность на колесо, которое имеет сцепление с дорогой, позволяя вам ехать прямо на выезде.
Поправка: Изначально эта история шла под заголовком «Что лучше: 4WD или AWD?» С тех пор мы уточнили статью, чтобы предоставить более подробное объяснение.
Ведущее фото: Мэтт Скоттдифференциалов | Открытые дифференциалы с ограниченным проскальзыванием и блокировкой
У нас в наличии огромный выбор дифференциалов.Ниже приводится обзор доступных типов. Чтобы найти дифференциал для вашего автомобиля, просмотрите наши руководства по применению дифференциала.
Для индивидуального обслуживания звоните нашим специалистам по дифференциалам по телефону (800) 510-0950 для получения помощи в режиме реального времени.
Звоните до 16:00, и большинство заказов отправляется в ЖЕ ДЕНЬ!ЗВОНИТЕ СЕЙЧАС
Дифференциал повышенного трения
Дифференциал повышенного трения создает большее тяговое усилие, чем открытый дифференциал.Большинство тормозов с ограниченным проскальзыванием, иногда называемых позиционными или позиционными дифференциалами, используют сцепления для привода обеих шин, но позволяют сцеплениям проскальзывать, когда углы транспортного средства и оси должны поворачиваться с разной скоростью. Однако блоки Detroit Truetrac и Wavetrac® действуют как открытый дифференциал, но прикладывают крутящий момент для привода шины с максимальным сцеплением.
Узнайте больше о нашем ассортименте дифференциалов с ограниченным скольжением, включая Eaton Truetrac & Posi, Wavetrac, Auburn HP, Pro и OEM:
Чтобы узнать, какие дифференциалы с ограниченным скольжением доступны для вашего автомобиля, воспользуйтесь нашим дифференциалом с ограниченным скольжением / Positraction Guides или страницу каталога для вашей конкретной оси.
Блокировка дифференциалов
Блокировка дифференциалов использует различные средства для блокировки обеих осей, заставляя оба колеса поворачиваться синхронно независимо от условий тяги. Дифференциалы с блокировкой идеально подходят для более экстремального бездорожья и доступны в автоматическом или выбираемом исполнении.
Дифференциалы с автоматической блокировкой
Автоматические шкафчики запираются и отпираются автоматически без прямого участия водителя. Этот тип блокировки дифференциала заставляет оба колеса вращаться с одинаковой скоростью при приложении крутящего момента.Когда дроссель поднят и автомобиль движется по инерции, они предназначены для того, чтобы каждая ось могла поворачиваться независимо для более плавного прохождения поворотов. У нас есть шкафчики Detroit Locker и Lock Right.
Чтобы узнать, какие дифференциалы автоматической блокировки доступны для вашего автомобиля, воспользуйтесь нашим Руководством по применению автоматической блокировки или страницей каталога для вашей конкретной оси.
Выбираемые дифференциалы блокировки
Выбираемые шкафчики — это лучшее из обоих миров.Эти устройства позволяют водителю включать или отключать дифференциал одним нажатием кнопки. Это обеспечивает плавную работу и прохождение поворотов открытого дифференциала на улице, а также работу рундука, когда это необходимо в условиях низкого тягового усилия. Наш инвентарь шкафчиков с возможностью выбора включает ARB Air Locker, Eaton ELocker и Auburn Select-A-Loc.
Чтобы узнать, какие выбираемые дифференциалы блокировки доступны для вашего автомобиля, воспользуйтесь нашим Руководством по применению выбираемого блокиратора или страницей каталога для вашей конкретной оси.
Золотники
Золотник — это прочный носитель, который не позволяет дифференцировать оси. Обе оси все время вращаются. Катушки не отключаются, как шкафчик, поэтому шины будут стрекать, когда автомобиль поворачивает. Увеличится износ шин. Золотники чаще всего используются в гонках, а иногда и на бездорожье.
Чтобы увидеть полные и мини-катушки, доступные для вашего автомобиля, воспользуйтесь нашими руководствами по применению автоматических запирающих устройств и катушек.
Открытый дифференциал
Большинство автомобилей оборудовано открытым дифференциалом на заводе.Этот тип дифференциала идеален на сухом асфальте, так как позволяет осям поворачиваться с разной скоростью при прохождении поворотов. Однако открытый дифференциал не идеален, когда одна или обе шины теряют сцепление с дорогой. В этих ситуациях шина без тяги вращается, а шина с тяговым усилием ничего не делает. Мы поставляем открытые дифференциалы как целые единицы, так и отдельные корпуса и внутренние компоненты как от производителей оригинального оборудования, так и от производителей запасных частей.
Найдите открытый корпус дифференциала или внутренние запасные части для своего применения в нашем Руководстве по деталям дифференциала в разделе «Корпуса и внутренние детали».
Открытые и заблокированные дифференциалы — TeraFlex
Колесо потеряло сцепление, и вы не можете двигаться вперед. Какие у вас есть варианты?
Когда люди садятся за руль новенького джипа, они обычно не знают о его полезных встроенных возможностях. Подкрылки, стабилизаторы поперечной устойчивости, высокий диапазон и низкий диапазон. Все это полезно, но когда и как его использовать? Если вы просто используете свой Jeep для повседневной рутинной работы, вам, вероятно, никогда не понадобится нажмите любую из этих удобных кнопок, например кнопку блокировки оси.
Базовый 4-дверный Rubicon Jeep Wrangler поможет нам проиллюстрировать функциональные возможности выбираемых дифференциалов блокировки и способы их использования.
ПРИВОД 2 КОЛЕСА
При попытке преодолеть серию препятствий на бездорожье в 2WD большая гибкость помогает поддерживать контакт шин. Но когда одно колесо окончательно теряет сцепление, мощность передается по пути наименьшего сопротивления, или шина с наименьшее количество контакта с землей и тяги.Это оставляет бесполезное вращающееся колесо и останавливается. движение вперед. Таким образом, открытая дифференциал на работе. Реально 2WD только что стал 1WD.
Во времена, когда не было шкафчиков, существовала техника, которая иногда дают ровно столько помощи, чтобы выбраться из этой ситуации. Удерживая давление в дроссельной заслонке, нажмите и удерживайте кнопку отпускания стояночного тормоза. Теперь резко потяните и отпустите стояночный тормоз, качая вверх и вниз. быстрая смена.Это вызывает подпрыгивание воздействие прямо на крутящуюся шину, отчаянно ищущую тягу, увеличивающееся сопротивление, которое возвращает мощность к шине с тяговым усилием, что приводит к поступательному движению. Этот техника похожа на то, что может дать вам система блокировки тормозов вашего Jeep JK. выполнять.
ПРИВОД НА 2 КОЛЕСА С ЗАДНИМИ ФИКСАТОРАМИ
С появлением блокировки дифференциала — новый мир тяга была открыта.Предполагая джип неподвижен, как и раньше, все еще находится в режиме 2WD (хотя снова действует как 1WD), на этот раз вместо этого в нашей технике стояночного тормоза мы просто включаем задний блокиратор. Обычно в стандартном джипе Rubicon мы бы необходимо быть в низком положении 4WD, чтобы задействовать задний рундук, а затем нажать AXLE LOCK один раз, чтобы включить задний дифференциал. Вместо этого в этом примере мы будем использовать Jeep, оснащенный выбираемым шкафчиком ARB, чтобы проиллюстрируйте задний рундук. Выбираемый шкафчик ARB может быть активирован в любое время.Для включения нажмите переключатель ARB COMPRESSOR , а затем переключатель REAR AIR LOCKER . Теперь «Открытый» дифференциал стал закрытым, колеса заблокированы, мощность одинаковая. распределяется на оба колеса, что приводит к поступательному движению.
Если шкафчики так хороши, почему бы людям не использовать их все время? Что ж, рассмотрим обе шины, соединенные одиночный цельный полуоси, колеса заблокированы вместе. В крутом повороте внутренняя шина захочет вращаются намного медленнее, чем шина снаружи, но при заблокированной оси оба шины вынуждены вращаться с одинаковой скоростью. Это приводит к аннигилирующему сопротивлению шины, сопровождаемому лай и визг внутренней шины. Как они исправили эту проблему? Решение открыто дифференциал.
Открытый дифференциал предназначен для обеспечения независимой вращение шин. Внутри дифференциал, мощность передается по пути наименьшего сопротивления. Это часто приводит к сценарию 1WD, так как проиллюстрировано в предыдущем примере.Для Например, если одна шина стоит на твердой скале, а другая — на рыхлой грязи, передача мощности в рыхлую грязь, что является путем наименьшего сопротивления.
В нашем сценарии резкого поворота открытый дифференциал обеспечивает мощность на внешнюю шину, в то время как внутренняя шина свободно движется или движется по инерции. Это позволяет внешнему колесу сильно вращаться. быстрее, чем внутреннее колесо, что обеспечивает плавный поворот. Хотя наличие заблокированного заднего дифференциала может дать лучший результат приводит в определенных ситуациях, чем даже 4WD, бывают случаи, когда нет замена на 4WD.
ПРИВОД НА 4 КОЛЕСА
4WD с открытыми дифференциалами обеспечивает питание обоих передних колес. и задние оси. Теперь помните, мы имеют открытые дифференциалы, поэтому мощность передается на колеса с наименьшее сопротивление. В 4WD это означает 3WD. или 2WD, когда шины теряют сцепление с дорогой. Тем не мение, 4WD по-прежнему остается очень эффективной внедорожной комбинацией. С правильным водителем, без рулевого механизма или с открытым дифференциалом Джип по-прежнему остается весьма способным транспортным средством, которое часто может преодолевать крутые препятствия. просто хорошо.
ПРИВОД НА 4 КОЛЕСА С ФИКСАТОРАМИ
Теперь, если мы попытаемся преодолеть крутой холм с препятствиями, но это Когда обе оси заблокированы, мы действительно имеем 4WD. Все шины вращаются с одинаковой скоростью. Это означает, что 100% мощности передается на шины с наибольшим сопротивление и тяга. Конечно, это звучит великолепно, пока вы не услышите звук торможения деталей — будьте осторожны, когда вы взаперти. Избегайте подпрыгивания и тяжелого стопа.Отключите шкафчики, когда вы они не нужны. Рулевое управление намного лучше когда они открыты.
Для включения рундуков в 4WD в стоковом Rubicon (без ARB селективный рундук установлен) переключаю раздаточную коробку на 4 низ. Теперь просто нажмите кнопку БЛОКИРОВКА ОСИ один раз, чтобы задействовать задний фиксатор, и на этот раз нажмите это еще раз, чтобы задействовать блокиратор переднего моста. Примечание: когда одновременно задействованы передний и задний шкафчики, вы можете переключать шкафчики включаются и выключаются при каждом последующем нажатии кнопки БЛОКИРОВКА ОСИ.Следить за оранжевый индикатор загорается на приборной панели, между спидометром и тахометром. Включив нейтральную передачу, дайте шкафчик примерно через 15 секунд до полного включения.
Теперь вы готовы преодолеть это препятствие.
Открытые 4X4 | Что такое блокировка дифференциала и когда ее использовать?
Понимание блокировки дифференциала — одна из основ вождения полноприводных автомобилей, так что же такое блокировка дифференциала и когда ее использовать?
Термин «блокировка дифференциала» является аббревиатурой от блокируемого дифференциала, также известного как блокиратор дифференциала.Есть несколько различных типов, но прежде чем мы перейдем к тому, почему вы хотите заблокировать дифференциал, нам нужно объяснить, что такое дифференциал, и это начинается с проблемы, которую он решает.
Представьте, что у вас есть два колеса на оси, как показано на рисунке ниже.
Когда эта ось поворачивает угол, внутреннее колесо описывает более короткую дугу, чем внешнее колесо. Тем не менее, обоим колесам требуется одинаковое количество времени для завершения поворота. Это нормально, если колеса просто свободно вращаются на конце оси, но это становится проблемой, если мы хотим вести колеса вместе с двигателем.
Мы могли бы просто вставить пару шестеренок и сделать так, чтобы карданный вал вращал ось, но это означало бы, что оба колеса должны вращаться с одинаковой скоростью. Если затем мы попытаемся обойти угол, внутреннее колесо будет вращаться с той же скоростью, что и внешнее колесо, а внутреннее колесо будет подпрыгивать, скользить и подпрыгивать, поскольку оно вынуждено вращаться с гораздо большей скоростью, чем должно небольшое расстояние, которое он должен пройти. Проблема заключается в нагрузке на ось, износе шин, плохой управляемости и склонности к «недостаточной поворачиваемости», что означает, что нос вашего автомобиля будет широко давить в поворотах.
Итак, что необходимо, так это каким-то образом управлять обоими колесами, но при этом позволить им поворачивать с разной скоростью за поворотом. Решение есть, и оно называется дифференциалом, или сокращенно diff . Это сложная серия зубчатых колес, которая позволяет внутреннему колесу замедляться по сравнению с внешним колесом, но при этом оба остаются в движении. С точки зрения водителя не важно, как именно винтики делают это, важен эффект.
На схеме ниже показано, что внутреннее колесо движется по более короткому кругу, чем внешнее, и вращается медленнее.Фиолетовая точка представляет собой дифференциал, который позволяет этому случиться, но приводит в движение оба колеса. Синие стрелки показывают относительную скорость каждой части трансмиссии.
На фото ниже изображена ось с корпусом дифференциала в виде выпуклости справа, внутри которой находятся зубцы, составляющие дифференциал. Это немного необычно, так как в основном дифференциалы расположены посередине оси.
Итак, дифференциалы решают проблему прохождения поворотов, но они имеют огромный недостаток для езды по бездорожью, что показано на этом рисунке:
Вы видите на картинке, что переднее правое колесо безумно крутится, а переднее левое не двигается.Это потому, что дифференциалы ленивы, они направляют привод на колесо, которое легче всего повернуть. Если быть точным, они уравнивают крутящий момент (крутящее усилие) между двумя колесами на оси.
Итак, если у нас есть колесо с меньшим сцеплением по сравнению с другим колесом на оси, например, в воздухе или по грязи, его довольно легко повернуть, поэтому оно получает очень маленькую крутящую силу, и именно столько его партнерское колесо с другой стороны ось попадает. Часто этого недостаточно, чтобы переместить автомобиль, и мы называем это «дифференциальной проблемой».
Понимание проблемы дифференциала — одна из основ езды по бездорожью, потому что это ключ к пониманию не только блокировки дифференциала, но и многих других средств обеспечения тяги и методов вождения.
Итак, вы уже догадались, что такое блокировка дифференциала. Это устройство, которое отключает дифференциал, блокируя его. Это означает, что оба колеса должны вращаться с одинаковой скоростью, что устраняет проблему с дифференциалом. Но это также исключает хорошую часть дифференциала, часть, которая позволяет колесам на оси приводиться в движение с разной скоростью, а транспортным средствам эффективно поворачивать повороты.Вот почему блокировку дифференциала можно включать или отключать — вы включаете ее, когда вам это нужно, например, при подъеме на крутой скалистый подъем, и отключаете, когда вы, например, не едете по обычной дороге.
Существует два основных типа блокировки дифференциала: ручная и автоматическая. Большинство из них включаются и выключаются вручную, но есть некоторые конструкции, которые включаются и выключаются автоматически с помощью механических средств или компьютерного управления. Шкафчики предназначены для работы на малой скорости по бездорожью на рыхлых поверхностях, поэтому потеря дифференциального эффекта на поворотах не является большой проблемой, вы просто заметите, что радиус поворота больше, чем раньше.
То, о чем мы до сих пор говорили, — это не просто блокировка дифференциала, а «межколесный блокируемый дифференциал», если дать ему полное название. Это потому, что это блокировка дифференциала, которая работает на двух колесах на оси. Точно такая же концепция применяется к относительному вращению передней оси относительно задней, и это называется «межосевым дифференциалом». Просто будьте осторожны, чтобы знать, что шкафчик межколесного моста отличается от замка центрального дифференциала, хотя концепция такая же. Мы также называем дифференциал, у которого нет шкафчика, открытым дифференциалом или открытым дифференциалом.
На фото ниже Тойота Прадо. У него включена центральная блокировка дифференциала, что показано на спидометре оранжевым значком четырех колес с X посередине. У него также есть заблокированный дифференциал заднего моста, показанный эквивалентным красным значком, но с X между задними осями.
Могу ли я установить на свой 4X4 блокировку дифференциала послепродажного обслуживания? А я должен?
Может, уже стоит один или два в стандартной комплектации. Если нет, возможно, ответ. Есть ряд компаний на вторичном рынке, которые поставляют дифференциалы, но не для всех марок и моделей, а только для тех, которые наиболее широко используются для бездорожья.Если у вас есть шкафчик, он может быть установлен механиком. Примерами компаний по производству запчастей для раздевалок являются ARB и Eaton.
Замки дифференциала — определенно не первое, что нужно покупать для внедорожника — оборудование для обеспечения безопасности, такое как огнетушитель и аптечки, имеют более высокий приоритет, чем подвеска, шины, трубки и тому подобное. После того, как вы разобрали все остальное, подумайте о блокировке дифференциалов. Если ваш автомобиль современный, с хорошим электронным контролем тяги, то вам меньше требуется блокировка дифференциала по сравнению со старым автомобилем без электронного контроля тяги.Это потому, что электронная система контроля тяги смягчает «проблему дифференциала» аналогично блокировке дифференциала.
На фотографии ниже показаны органы управления водителя передним и задним подкрылками ARB. Они называются воздушными шкафчиками, потому что механизм включения и выключения приводится в действие воздушным компрессором.
Большинство владельцев устанавливают рундуки для вторичного рынка в задней части автомобиля, так как это, как правило, наиболее выгодно при движении по бездорожью, а задняя ось сильнее передней, не в последнюю очередь из-за отсутствия CV суставы.Однако некоторые владельцы таких автомобилей, как Nissan Patrol, устанавливают их на переднюю ось, исходя из того, что задняя часть уже имеет сильный дифференциал повышенного трения (LSD). LSD находится между шкафчиком и открытым дифференциалом.
Какие автомобили имеют в стандартной комплектации блокировку дифференциала?
Вполне возможно, что ваш 4X4 будет поставляться с блокировкой дифференциала на задней оси или на обеих осях. Примерами автомобилей с задними шкафчиками являются Ford Ranger, Pajero Sport и Nissan Patrol Y62, а для передних и задних шкафчиков — некоторые модели Land Cruiser 70 Series, Mercedes-Benz G-Wagen и Jeep Wrangler Rubicon.Мы называем автомобили с передним и задним блокировками дифференциала с двойной блокировкой.
Не все версии 4X4 имеют блокировку дифференциала. Ищите такую кнопку на Nissan Y62 Patrol. В правой части изображения есть значок с четырьмя колесами с крестиком между задними осями — это кнопка для включения и выключения заднего фиксатора.
Не существует серийных полноприводных автомобилей 4X4 с фиксаторами на передней оси, а не на задней, это всегда только задняя ось или обе оси, и вам нужно задействовать заднюю ось, прежде чем вы сможете задействовать переднюю.Это необходимо для сведения к минимуму риска перегрузки и повреждения трансмиссии, так как запирающиеся блоки могут легко вызвать значительные дополнительные нагрузки на компоненты трансмиссии, такие как оси.
Когда следует использовать блокировку дифференциала?
Не попадайтесь в ловушку мысли, что, когда дела идут тяжело, вы включаете блокировку дифференциала, и жизнь всегда становится лучше. Иногда лучше оставить его выключенным. Существует так много ситуаций на бездорожье, что невозможно дать конкретный совет, и вам придется в какой-то момент нарушить каждое из приведенных ниже правил, но вот несколько общих советов:
Используйте шкафчики, когда
- Ваш прогресс может быть нарушен из-за наличия колеса на оси с вращением рундуков, например, изрезанный колеями подъем на холм или некоторые грязные колеи.У Jeep Wrangler Rubicon, изображенного ниже, запираются шкафчики, когда он поднимается на холм. Это можно сказать, потому что переднее правое колесо не вращается. То же самое для Nissan GU Patrol, изображенного на заглавном изображении этой статьи;
- Спуск с холма с колеями, где одно колесо может оказаться в воздухе или потерять сцепление с дорогой; и
- Обычно везде, где вы двигаетесь в низком диапазоне первым или вторым, вероятно потеря сцепления на одном или нескольких колесах, но есть хорошее сцепление с другими колесами, и вам не нужно круто поворачивать.
Не используйте шкафчики, если:
- Вам нужно сильно повернуть, например, при резком обратном повороте, потому что шкафчики увеличивают радиус поворота;
- Все четыре колеса находятся на земле с примерно равной массой на них или равной массой двух колес на оси, потому что колеса, вероятно, будут иметь одинаковое сцепление с дорогой, поэтому предотвращение пробуксовки одного колеса не проблема;
- На боковых склонах, так как автомобиль будет выскакивать боком из-за дифференциала, не допускающего проскальзывания колес через ось; и
- Вы едете относительно быстро и вам необходимо маневрировать, например, по песку, в некоторых ситуациях в грязи и снегу.Jeep Grand Cherokee внизу нуждается в противодействии рулевому управлению, чтобы продолжить движение в гору, а шкафчики сделают это сложнее. К тому же это происходит относительно быстро.
Итак, чтобы подвести итог…
Термин «блокировка дифференциала» является сокращением от «блокировки дифференциала», а также сокращается до рундуков. Существует два типа блокировки межколесного дифференциала, которые описаны здесь, и центральные блокировки дифференциалов (центральные блокировки дифференциала), которые мы объясним более подробно в другой статье. Следите за этим.
Дифференциал сам по себе означает, что два колеса на оси могут приводиться в движение с разной скоростью, но это означает, что одно колесо на оси может вращаться, когда оно теряет тягу, что приводит к отсутствию прогресса. Шкафчик решает эту проблему, устраняя эффект дифференциала.
Есть два типа, большинство из которых ручные, но некоторые автоматические. Некоторые 4X4 поставляются с ними в стандартной комплектации либо на задней оси, либо на передней и задней осях («двойная блокировка»), и в зависимости от конкретной марки и модели вашего автомобиля вы можете установить шкафчик для вторичного рынка.Запирающиеся шкафчики очень полезны на бездорожье, но их не следует рассматривать как решение всех проблем с тягой, и их установка не должна быть приоритетом для новых внедорожников, которым следует в первую очередь сосредоточиться на защитном снаряжении.
Блокирующие дифференциалы и разблокированные дифференциалы
Когда дело доходит до сцепления с дорогой на бездорожье, дифференциалы играют ключевую роль. По сравнению со стандартным или открытым дифференциалом блокируемый дифференциал (также известный как блокировка дифференциала, блокировка или блокировка дифференциала) улучшает тягу.Они распространены в полноприводных (4WD) автомобилях.
Блокировка дифференциала ограничивает вращение двух колес на оси с одинаковой скоростью. По сути, он соединяет их вместе как единый вал. Оба колеса затем поворачиваются вместе, независимо от имеющейся тяги. С заблокированным дифференциалом каждое колесо может прилагать столько вращающего усилия, сколько позволяет тяга. Это означает, что крутящие моменты с каждой стороны будут неравны, но имеют равные скорости вращения.
Разблокированные дифференциалы
Разблокированный, стандартный или открытый дифференциал означает, что каждое колесо может вращаться с разной скоростью.Это происходит при повороте и предотвращает истирание шин. Открытый дифференциал обеспечивает одинаковый крутящий момент на каждое колесо за одно действие. Несмотря на то, что колеса могут вращаться с разной скоростью с этим типом дифференциала, они получают одинаковую силу для вращения, даже если одно неподвижно, а другое движется.
Автомобили со стандартным полным приводом, также известные как полноприводные, имеют три дифференциала. По одному дифференциалу на каждой из двух осей, а центральный дифференциал (известный как раздаточная коробка) находится между передней и задней осями.
Транспортные средства с заблокированным дифференциалом могут иметь большее преимущество, когда речь идет о тяговом усилии, по сравнению с транспортными средствами со стандартным или открытым дифференциалом, но только тогда, когда сила тяги под каждым колесом разная. Если вы серьезно относитесь к внедорожникам, вероятно, в вашем автомобиле есть блокируемый дифференциал.
Типы блокировок дифференциалов
Различают три основных типа блокировки дифференциалов:
- Автоматический замок блокирует и разблокирует автоматически; водителю не нужно ничего делать.Это гарантирует, что на оба колеса всегда поступает нужное количество мощности независимо от тяги. Затем они разблокируются, когда одно колесо должно вращаться быстрее при повороте. В состоянии покоя положение заблокировано. Этот тип дифференциала увеличивает износ шин.
- Блокировка с возможностью выбора позволяет водителю управлять переключением дифференциала между режимами блокировки и разблокировки. Он может использовать пневматику (сжатый воздух), электронные соленоиды (электромагнетизм) или тросовый механизм.Они сложнее и дороже автоматических замков. Этот тип позволяет дифференциалу работать в открытом режиме для лучшей управляемости и маневренности, но есть и другие детали, которые могут выйти из строя.
- Золотники — это устройства, которые соединяют оси и не используются в большинстве легковых автомобилей, а используются только в транспортных средствах для гоночных автомобилей.
Может показаться, что блокировка дифференциалов — лучший вариант, но у них есть некоторые недостатки. Шины изнашиваются сильнее, потому что они не работают так плавно, как стандартные или открытые дифференциалы, и могут издавать стук или щелчки во время блокировки и разблокировки.Однако, если вы внедорожник, они могут быть именно тем, что вам нужно.
.