Блокировка заднего межколесного дифференциала: зачем нужна и как работает? | АвтоGARAGE
Фото offroadclub.ruФото offroadclub.ru
В серьезном внедорожнике всегда присутствуют серьезные функции, без которых внедорожник — не внедорожник. Порой даже самый, казалось бы, маленький узелок автомобиля, способен помочь найти выход из сложнейшей ситуации. Один из таких узлов — задний дифференциал и его межколесная блокировка.
Сперва следует разобраться в работе дифференциала. Это очень уникальное звено в автомобиле, которое способно сотвори чудо. В большинстве моделях автомобилей дифференциал является свободным, тем самым позволяет ведущим колесам одной оси крутиться с разной скоростью и распределять между ними крутящий момент двигателя.
Так, не секрет, что в момент входа автомобиля в поворот внутреннее колесо крутится слабее и, соответственно, проходит путь меньше, чем внешнее. Именно в такой ситуации дифференциал помогает и дает возможность контролировать без проблем автомобиль.
Куда сложнее со свободным дифференциалом на бездорожье, поскольку он распределяет крутящий момент на то колесо, которое имеет меньшее сопротивление вращения. Вспомните ситуация с автомобилем, который попал на лед, снег или грязь — одно колесо может крутиться в пробуксовке, а второе будет стоять намертво, поскольку имеет лучшее сцепление, а поскольку крутящий момент двигателя к этому колесу не доходит, то автомобиль просто пробуксовывает одним колесом и стоит на месте.
Так вот, из такой ситуации поможет выйти противобуксовочная система. Эта система позволяет буксующему колесу притормаживать и искусственно перераспределять крутящий момент на колесо, которое имеет большее сцепление. Стоит учесть, что эта система имеет импульсный режим работы, с небольшим опозданием и на серьезном бездорожье она может быть малоэффективна. Также в таком режиме быстро изнашиваются тормозные механизмы.
Какой еще есть выход из подобных ситуаций? А вот какой — самоблокирующийся дифференциал, который применяется в спортивных авто и в некоторых обычных моделях гражданских авто.
Также отлично себя зарекомендовал во внедорожниках дифференциал с принудительной блокировкой. Достаточно лишь нажать одну кнопку, как тут же распределяется крутящий момент между колесами одной оси поровну, что улучшая проходимость в грязевых, песчаных и снежных препятствиях.
Обратите внимание, что блокировать задний дифференциал можно не всегда. Так, на асфальте применять блокировку дифференциала запрещено, так как это приводит к ухудшению управляемости автомобиля, а также приводит к поломке трансмиссии. Ах, да, еще быстро изнашиваются шины на колесах, потому что все 4 колеса совершают одинаковое количество вращений и внутреннее колесо при повороте будет пробуксовывать.
Вот несколько ситуаций, в которых без сомнений поможет блокировка заднего дифференциала:
1. Когда одно из колес задней оси находится в воздухе или имеет слабое сцепление с поверхностью. В таком случае крутящий момент мотора больше пойдет на колесо, которое больше и лучше касается грунта.
Фото batona.netФото batona.net
Естественно, если ваш автомобиль одет в обычные шины для дороги, то на бездорожье даже включенная блокировка дифференциала будет бессильна. В грязи и бездорожье проходимость могут увеличить только колеса с развитыми грунтозацепами.
Фото slonoff.net.uaФото slonoff.net.ua
2. Перед тем, как пробираться через грязь, следует включить боевое положение трансмиссии, включить понижающую передачу и блокировку дифференциала, и только потом можно ехать. Ведь никогда не знаешь, что находится в грязи. А вытаскивать автомобиль находясь по пояс в грязной водичке — не очень приятное зрелище.
Фото placepic.ruФото placepic.ru
На этом у меня всё! Спасибо за внимание! Ставь пальцы вверх и подписывайся на канал, впереди много интересного!
До новых встреч!
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.
Блокировка дифференциала. Какие преимущества дает наличие блокировки диференциала. Блокировка «Квайф» для ВАЗ, ГАЗ, УАЗ
Блокировка дифференциала – распределение крутящего момента в тяжелых условиях
Для повышения проходимости автомобиля механизмы дифференциалов делают блокируемыми (блокировка дифференциала). Дифференциал – это механизм, позволяющий колесам автомобиля вращаться с разной относительно друг друга скоростью, это необходимо для качения шин без проскальзывания на поворотах. Причем, если дифференциал установлен между приводами колес (полуосями), его называют межколесным, а если между разными осями – межосевым.
Что, спросите, это дает? Представьте себе такую ситуацию: одно из колес ведущей оси попало в яму с глиной, а другое стоит на твердом грунте. Что произойдет в случае обычного, так называемого свободного дифференциала? Правильно, колесо, угодившее в яму, будет беспомощно буксовать, а колесо, стоящее на твердом грунте, находится в покое, не передавая никакого крутящего момента. Как вы уже поняли, блокировки дифференциалов как раз и служат для устранения этой вопиющей несправедливости. Существуют разные виды блокировки дифференциалов, но в основном блокировки делятся на две большие группы: дифференциалы, которые блокируются жестко, на 100% (так называемые локеры, от английского locker – «замок»), и
У каждого из этих вариантов есть свои преимущества и недостатки. Главный недостаток «жестких» блокировок дифференциалов – это их удивительная способность к разрушению трансмиссии, коробки передач и износу резины.
Хотя, если подумать, ничего неожиданного в этом нет. Ведь даже находящиеся на очень скользком покрытии колеса постоянно то наезжают на кочки, то падают в ямы и проскальзывают в поворотах. Одним словом, на трансмиссию постоянно воздействуют знакопеременные силы.
Самоблокирующийся дифференциал «Quaife»Для того чтобы преодолеть врожденный недостаток обычных дифференциалов и жестких дифференциалов, созданы промежуточные конструкции блокировок дифференциалов. Эта конструкция разработана в 1965 году английской фирмой «Quaife Engineering» и относится к цилиндрическим самоблокирующимся дифференциалам повышенного трения (или, как их называют за рубежом, дифференциалам ограниченного проскальзывания — limited slip) или просто самоблокирующаяся блокировка дифференциала.
Принцип её действия несложен. Если с какой-то силой «зажать» сателлиты, не позволяя им вращаться между полуосевыми шестернями с относительно большими скоростями, то дифференциал, с одной стороны, сможет выполнять свою основную работу в поворотах, позволяя колесам вращаться с различными угловыми скоростями, а с другой – будет распределять крутящий момент в тяжелых условиях так, что это позволит колесу, находящемуся в лучших условиях сцепления с дорогой, реализовывать большую силу тяги.
Бесспорное достоинство самоблокирующегося дифференциала «Quaife» – его простота. Две корпусные детали, две полуосевые шестерни, десять шестерен-сателлитов (шестерни цилиндрические), сепаратор — и все! Когда автомобиль движется по прямой, то блокировка «Квайф» работает как обычный дифференциал. Полуосевые шестерни вращаются с одинаковыми скоростями, а сателлиты только передают крутящий момент поровну на оба колеса, вращаясь вместе с корпусом и полуосевыми шестернями как одно целое. А в повороте, когда возникает рассогласование оборотов колес, блокировка дифференциала начинает работать – сателлиты прокручиваются между корпусом и полуосевыми шестернями, позволяя забегать вперед наружному колесу. Самоблокирующийся дифференциал на скользких покрытиях или при избытке тяги может полнее реализовать крутящий момент двигателя.
Переднеприводный автомобиль реагирует на увеличение подачи топлива сносом передней оси – скользит наружу поворота. А самоблокирующийся дифференциал в тех же условиях позволяет еще и тягой «затаскивать» машину в поворот, дает повышение проходимости и чувство уверенности в автомобиле на заснеженных , скользких дорогах и на неоднородных покрытиях типа разбитый асфальт и грунтовка. А лучшая управляемость поможет спортсменам и просто активным водителям при езде в предельных режимах. Благодаря простоте конструкции блокировки дифференциала «Квайф» ресурс её не меньше чем у стандартного заводского дифференциала.
Самоблокирующийся дифференциал «Quaife» для переднеприводных ВАЗСамоблокирующийся дифференциал «Quaife» для задне- и полноприводных ВАЗ
Самый полный привод — ДРАЙВ
Этот материал мы задумывали как типичный «ликбез» из серии «Всё, что вы хотели знать о полном приводе, но не знали, у кого спросить». Чем дифференциальный привод отличается от подключаемого с помощью вискомуфт или агрегатов типа Haldex, для чего нужны самоблокирующиеся дифференциалы… Но чем больше мы изучали историческую сторону вопроса, тем больше удивлялись. Оказывается, первый легковой автомобиль с постоянным полным приводом был сделан в Голландии ещё сто лет назад! А в 1935 году, например, полноприводный американский гоночный автомобиль чуть было не спас человечество от Второй мировой войны…
Зачем легковому автомобилю полный привод? Сейчас, в начале XXI века, этот вопрос кажется риторическим. Конечно же, для лучшей реализации тяговых сил двигателя. Для того чтобы колёса при разгоне на скользком покрытии как можно меньше буксовали вхолостую. Четыре ведущих колеса лучше, чем два! Но человечество долго постигало эту азбучную истину. Спросите любого автознатока — и он вам ответит, что эра полного привода на массовых легковых автомобилях началась только в 1980-м с появлением Audi Quattro. Назовёт он и редких предшественников — например, английский суперкар Jensen FF 1966 года и Subaru Leone 4WD 1972 года. Впрочем, настоящий знаток тут же оговорится: первые полноприводные автомобили Subaru не имели постоянного полного привода — он был подключаемым. А это, как говорят в Одессе, две большие разницы.
Паллиатив
Подключаемый привод на одну из пар колёс — решение на легковых автомобилях паллиативное. Такую трансмиссию в англоязычном мире часто называют Part-Time 4WD, «временный полный привод», и пришла она из мира внедорожников и грузовой техники повышенной проходимости. Такой автомобиль, у которого одна из осей постоянно ведущая, а другая жёстко подключается в случае необходимости, способен проявить свои полноприводные качества только на время преодоления бездорожья. А для движения по дорогам с твёрдым покрытием жёсткий полный привод приходится отключать. Почему? Причина — в так называемой циркуляции мощности. Ведь в повороте передние колёса проходят больший путь, двигаясь по дугам большего радиуса, а значит, и вращаются быстрее задних. Причём чем круче поворот, тем разница больше. И на автомобилях с таким типом привода тяга на передних колёсах падает, а на задних — наоборот, растёт. В некоторых случаях тяговый момент может смениться тормозным, то есть передние колёса будут увеличивать сопротивление движению автомобиля. Когда под колёсами грязь или снег, в этом нет ничего страшного — разве что автомобиль станет хуже слушаться руля и пойдёт наружу «плугом» с вывернутыми колёсами.
На этой схеме хорошо видно, что при движении в повороте все колёса катятся по своим траекториям и вынуждены вращаться с разными угловыми скоростями. Поэтому для постоянного полного привода нужны три дифференциала: два межколёсных и один межосевой.
Тем не менее блокированный полный привод на легковых дорожных автомобилях применяли. Правда, это были скорее легковушки повышенной проходимости. Например, в СССР ещё в 1938 году небольшими партиями начали выпускать ГАЗ-61 — полноприводную «эмку» с шестицилиндровым мотором и с подключаемым передним мостом. После войны делали и «внедорожный» вариант «Победы», ГАЗ-М72, и «Москвич»-410 с аналогичной трансмиссией… Да и Subaru Leone 4WD 1972 года, кстати, тоже делали для преодоления внедорожья — клиренс у машин с подключаемым задним мостом был выше, чем у обычных переднеприводных Subaru.
Subaru Leone 4WD Station Wagon (1972–1979) — полноприводная версия переднеприводной машины с подключаемым вручную приводом на задние колёса. Двигатель — объёмом 1,4 л (72 л.с.) или 1,6 л (80 л.с.). Кроме универсала, полным приводом оснащались седан и пикап. До 1989 года на всех полноприводных Subaru привод на задние колёса подключался или вручную (на машинах с механическими коробками), или автоматически — многодисковой фрикционной муфтой (на машинах с «автоматом»).
Итак, на дорогах с твёрдым покрытием, где легковые автомобили проводят большую часть времени, подключаемый привод бесполезен — он лишь утяжеляет автомобиль. Ведь всё это время машине приходится «возить с собой» раздаточную коробку, в которой происходит отбор мощности к «временно ведущей» второй оси, ещё один карданный вал, главную передачу второго моста…
Меж тем превратить «временный» полный привод в постоянный, Full-Time 4WD, очень просто. Нужно лишь добавить в раздаточную коробку межосевой дифференциал.
Постоянный полный
Зачем нужен межосевой дифференциал? Два межколёсных дифференциала, передний и задний, позволяют каждой паре колёс в поворотах вращаться с разными скоростями. А межосевой выполняет эту работу для обоих ведущих мостов. Поэтому автомобиль с тремя дифференциалами легко может двигаться с постоянным полным приводом по любым дорогам!
Элементарно? Меж тем до начала 80-х годов считалось, что постоянный полный привод дорожным автомобилям не нужен. Мол, к чему двигателю на сухом асфальте постоянно вращать вторую пару колёс и соответствующие детали трансмиссии — это и шум, и повышенный расход топлива… И лишь после появления Audi Quattro общественное мнение стало меняться в сторону постоянного полного привода. Ведь тяга двигателя при этом постоянно распределяется не на два, а на все четыре колеса, оставляя больший запас по сцеплению для восприятия боковых сил. И в повороте такой автомобиль оказывается намного более устойчивым при разгоне или при торможении двигателем.
«Рентген» Аudi 80 Quattro второй половины восьмидесятых годов. Хорошо видно, насколько проще и компактней схема quattro, чем трансмиссия Ferguson. Самоблокирующийся дифференциал Torsen используется Audi начиная с 1984 года. В отличие от дифференциала, блокируемого вискомуфтой, Torsen реагирует на изменение крутящего момента, реализуемого колёсами каждой из осей, повышает устойчивость при торможении и позволяет использовать АБС, так как блокируется только под тягой.
Кстати, первыми массовыми автомобилями с межосевыми дифференциалами в трансмиссии считаются Range Rover (1970) и наша «Нива» (1976). Но так как обе эти машины всё-таки принадлежат к внедорожному племени, то лавры первопроходца среди легковушек пожинает Audi Quattro.
А что же конструкторы гоночных автомобилей — неужели они не применили постоянный полный привод раньше? Мы знали, что попытки сделать полноприводные гоночные машины предпринимались и до эпохи Quattro. Например, первым послевоенным проектом Фердинанда Порше был полноприводный гоночный болид Cisitalia 360 среднемоторной компоновки с 12-цилиндровым полуторалитровым двигателем. Но доподлинно известно, что привод на передние колёса у этого чуда техники был отключаемым — гонщик должен был задействовать его только на прямых участках трассы, а перед поворотом вновь переходить на задний привод.
А были ли предшественники у Чизиталии? Оказалось, например, что тот же Фердинанд Порше ещё в 1900 году построил электромобиль с четырьмя ведущими мотор-колёсами. Но настоящий шок у автознатока вызовет гоночный автомобиль голландской фирмы Spyker образца 1902 года. В те дремучие времена, когда даже тормоза делали только на задних колёсах, у этого автомобиля был самый что ни на есть постоянный полный привод — с межосевым дифференциалом!
Голландскую фирму Spyker по выпуску конных экипажей основали в 1880 году братья Спяйкеры (по-фламандски фамилия пишется Spijker). В 1900 году братья выпустили первый автомобиль собственной конструкции, а спустя два года с помощью бельгийского конструктора Жозефа Лявиолета был разработан полноприводный гоночный Spyker 4WD (1902–1907) удивительно прогрессивной конструкции — с тремя дифференциалами! Тормозных механизмов было тоже три — два действовали на задние колёса, а ещё один тормоз был установлен на карданном валу к передним колёсам.
Так что можно смело заявлять, что нынче схема Full-Time 4WD справляет своё столетие… Полноприводных Спайкеров было выпущено немного — они стоили сумасшедших денег и по разным причинам не смогли добиться успеха в гонках. Не намного удачнее оказались и другие полноприводные гоночные автомобили — Bugatti Tipo 53 и Miller FWD начала 30-х годов. Что касается Bugatti, то инициатива принадлежала фиатовскому инженеру Антонио Пикетто, который в 1930 году предложил Этторе Бугатти построить гоночную машину с колёсной формулой 4×4. И в 1932 году были сделаны три полноприводных Bugatti Tipo 53 — с мощными компрессорными трёхсотсильными моторами, с постоянным полным приводом и с тремя дифференциалами.
Полноприводный Bugatti Tipo 53 (1932–1935). Трансмиссия с тремя дифференциалами распределяла тягу 300-сильной компрессорной «восьмёрки» на все четыре колеса. Коробка передач, как обычно на Бугатти, стояла отдельно от двигателя, раздаточная коробка с межосевым дифференциалом составляла с ней одно целое. Приводные валы на передний и задний мосты проходили по левой стороне автомобиля, гонщик сидел справа. Несмотря на рекомендации конструктора переднеприводных машин того времени Альбера Грегуара, в приводе передних колёс Bugatti T53 были использованы не шарниры равных угловых скоростей типа Tracta, а обычные карданные сочленения. Кроме того, для Tipo 53 пришлось использовать нетипичную для Бугатти независимую переднюю подвеску на поперечной рессоре. Всё это привело к повышенным нагрузкам на руль — управлять автомобилем в поворотах было чрезвычайно тяжело, хотя скорости прохождения гравийных виражей были выше, чем у заднеприводных машин того времени. Всего было построено три Bugatti T53, которые выступали в разных гонках до 1935 года.
Интересно, что перед созданием полноприводного Bugatti итальянцы тщательно изучили приобретённый специально под разборку переднеприводный американский гоночный Miller. В свою очередь американец Гарри Миллер заинтересовался затеей Бугатти и тоже решил построить полноприводную версию своего автомобиля, заручившись спонсорством фирмы FWD (Four Wheel Drive — «Четыре ведущих колеса»), выпускавшей грузовики с колёсной формулой 4×4. Так появились полноприводные гоночные болиды Miller FWD.
Американский конструктор Гарри Миллер прославился в 20–30-х годах своими гоночными автомобилями для 500-мильных состязаний на треке в Индианаполисе, а его рядные «восьмёрки» с двумя верхними распредвалами брал за основу своих моторов Этторе Бугатти. Интересно, что Миллер строил машины как с передним, так и с задним приводом, а в 1932 году сделал несколько полноприводных шасси Miller FWD (на снимке) с тремя дифференциалами в трансмиссии. Один из полноприводных Миллеров лидировал в гонке Инди 500 1934 года, но из-за технических проблем финишировал девятым.
Именно с этими машинами связан любопытный эпизод: во время гонки на берлинском треке Avus в 1935 году полноприводный Miller шёл третьим, когда его рядная «восьмёрка» не выдержала и буквально взорвалась. При этом куски мотора лишь немного не долетели до трибуны, на которой среди прочих важных персон из национал-социалистической партии сидел сам Гитлер! Право, редкий случай, когда об отсутствии человеческих жертв стоит пожалеть. Прилетел бы осколок поршня в голову одного человека — и ход мировой истории был бы совсем другим…
Но Bugatti Т53 и Miller FWD не получили должной оценки — подвели «сырая» конструкция и постоянные поломки. Зато следующий эпизод в истории легковых машин с постоянным полным приводом оказался воистину судьбоносным.
Формула Фергюсона
Чтобы оценить всю важность того, что происходило в Англии на рубеже 50–60-х годов, вернёмся к теории. Межосевой дифференциал создан для того, чтобы «развязать» обе ведущие оси. Например, задние колёса бешено буксуют, а передние стоят на месте. И дифференциал этому никак не препятствует!
Лекарство от этого недуга впервые придумали конструкторы внедорожников — это принудительная блокировка. В нужный момент водитель дёргает за рычаг, механизм намертво фиксирует шестерни межосевого дифференциала — и трансмиссия из дифференциальной, «свободной», становится жёстко замкнутой. Именно по этой схеме были сделаны и первые поколения автомобилей Range Rover, и наша «Нива», и множество других внедорожников. И, кстати, первые автомобили Audi Quattro тоже — в этих машинах до 1984 года водителю приходилось самостоятельно включать блокировку межосевого дифференциала.
Но это решение опять-таки паллиативное: блокировку на дорожной машине можно задействовать только на бездорожье. А на асфальте её нужно выключать. И если автомобиль внезапно попадёт на скользкий участок, колёса одной из осей при подаче тяги начнут буксовать раньше других.
А можно ли сделать так, чтобы дифференциал при пробуксовке блокировался сам, автоматически? Внедрение самоблокирующегося межосевого дифференциала связано с именем англичанина Тони Ролта, гонщика и конструктора. Он и его друг Фред Диксон, тоже гонщик и страстный любитель повозиться с автомобильными железками, ещё до войны открыли собственное бюро Rolt/Dixon Developments по подготовке гоночных автомобилей. После войны два друга увлеклись идеей постоянного полного привода. Построив экспериментальную полноприводную «тележку» под названием «Краб», Ролт и Диксон в 1950 году перешли под крыло Гарри Фергюсона, преуспевающего тракторного фабриканта. Так возникла фирма Harry Ferguson Research.
Фергюсона мало интересовали гоночные болиды, зато он мечтал о безопасном дорожном автомобиле, колёса которого не буксовали бы при разгоне и не блокировались при торможении. И Ролт с Диксоном решили спроектировать такую машину «с нуля» — полностью, включая кузов, трансмиссию и силовой агрегат!
Знаний друзьям не хватало, и на должность компетентного главного конструктора пригласили Клода Хилла, который ради столь интересной работы покинул Aston Martin. Но несмотря на финансы Фергюсона, работа шла неспешно — экспериментальный седан Ferguson R4 был готов только через шесть лет. Зато какой: полноприводный, с оппозитной «четвёркой», с дисковыми тормозами на всех колёсах и с электромеханической антиблокировочной системой Dunlop MaxaRet, позаимствованной из авиации!
Ferguson R4 (1956) — экспериментальный автомобиль с трансмиссией по Формуле Фергюсона. Вместо коробки передач у прототипа был гидротрансформатор.
Но самое интересное для нас заключалось внутри раздаточной коробки прототипа. Разобрав её, помимо дифференциала мы бы увидели ещё дополнительный «набор» шестерёнок, две шариковые обгонные муфты и два пакета фрикционов. Пока колёса не скользили, всё это хозяйство мирно вращалось вхолостую. Но когда начиналась пробуксовка колёс одной из осей и разность частот вращения выходных валов достигала определенной величины, одна из муфт срабатывала, сжимала «свой» пакет фрикционов — и те тормозили шестерни дифференциала, моментально блокируя его и превращая дифференциальный привод в жёсткий!
Следующий прототип Ferguson R5 1962 года, на подготовку которого снова ушло шесть лет, оказался ещё интереснее — это был легковой полноприводный универсал. Эксперты журнала Autocar, которые позже испытывали Ferguson R5, делились впечатлениями: «Автомобиль достигает предела скольжений на невероятно высоких скоростях!»
Ferguson R5 был подготовлен к серийному производству в 1962 году.
Но никто из автомобилестроителей так и не взялся за выпуск первого в мире полноприводного универсала с межосевым самоблокирующимся дифференциалом и с АБС — слишком сложным и дорогим получился бы серийный Ferguson. Однако в 1962 году Ролту всё-таки удалось заинтересовать руководство компании Jensen — он предложил адаптировать полноприводную трансмиссию для купе Jensen CV8 с трёхсотсильным крайслеровским мотором V8, которое тогда готовили к серийному производству. Полный привод оказался мощному и скоростному купе как нельзя кстати!
Схема раздаточной коробки FFD с цилиндрическим несимметричным межосевым дифференциалом и механизмом автоматической блокировки с помощью фрикционных муфт экспериментального автомобиля Jensen CV8 FF. 1 — входной вал; 2 — промежуточный полый вал; 3 — полый вал с солнечной шестернёй дифференциала и ведущей шестернёй блокирующего механизма; 4 — водило межосевого дифференциала; 5 — вал привода задних колёс; 6 — цепной привод; 7 — вал привода передних колёс; 8 — многодисковая муфта, включающаяся при буксовании задних колёс; 9 — многодисковая муфта, включающаяся при буксовании передних колёс; 10 — электромагнитная система MaxaRet.
Через три года был построен экспериментальный полноприводный Jensen CV8 FF. А в 1966 году появилась следующая модель — Jensen Interceptor, с ещё более мощной 325-сильной «восьмёркой». Кроме заднеприводного купе предлагался и вариант со скромным шильдиком JFF. Это был знаменитый Jensen FF — первый в мире полноприводный серийный автомобиль с самоблокирующимся межосевым дифференциалом и с АБС! Буквы FF — это Formula Ferguson, обозначение запатентованной Ролтом и коллегами трансмиссии.
Схема трансмиссии FFD в экспериментальном автомобиле Jensen CV8 FF 1965 года. Разместить узлы и агрегаты привода на передние колёса помогла особенность компоновки: двигатель находился за осью передних колёс, поэтому оказалось возможным расположить главную передачу переднего моста между мотором и радиатором. Карданный вал для привода передних колёс поместили слева от силового агрегата (машина с «правым рулём»). 1 — двигатель; 2 — автоматическая коробка передач; 3 — раздаточная коробка; 4 — АБС MaxaRet; 5 — главная передача заднего моста; 6 — главная передача переднего моста.
Все без исключения автомобильные журналисты того времени упоминали выдающуюся устойчивость полноприводных Дженсенов и «практически неограниченный запас тяги на мокром асфальте». Жаль, что самого Фергюсона к тому времени уже не было в живых — он умер в 1960-м…
Почему мы столь подробно рассказываем о Формуле Фергюсона? Да потому, что именно фирма Harry Ferguson Research впервые в мире уделила столь серьёзное внимание полному приводу как средству повышения активной безопасности!
Мы уже говорили, что привод на четыре колеса оставляет больший запас по сцеплению для восприятия боковых сил. И это плюс. Но есть и минус — теряется однозначность реакций на подачу топлива. Если на мощном заднеприводном автомобиле в скользком повороте резко нажать на газ, это вызовет занос задней оси. На переднеприводной машине, наоборот, при подаче тяги в скольжение сорвутся передние колёса. Хорошо это или плохо — не в том дело. Главное, что водитель всегда знает, как поведёт себя автомобиль в таком случае.
А какая ось сорвётся в скольжение на полноприводном автомобиле? На этот вопрос ответить непросто. Если в данный момент больше разгружен передок или под передними колёсами более скользкое покрытие, то начнётся снос. А если худшие условия по сцеплению имеют задние колёса, то машина уйдёт в занос. Реакция может быть неоднозначной! И это небезопасно.
Jensen FF (1966–1971) — полноприводная версия купе Jensen Interceptor. Первый серийный полноприводный автомобиль с самоблокирующимся межосевым дифференциалом. Двигатель Chrysler V8 с «большим блоком» рабочим объёмом 6,3 л развивал 325 л.с. и приводил все колёса через трёхступенчатый «автомат» TorqueFlite или 4-ступенчатую механическую коробку. На диагональных шинах размерностью 6,70–15 (как у «Волги» ГАЗ-21) Jensen FF снаряжённой массой 1800 кг развивал 212 км/ч и набирал 100 км/ч за 7,7 с. Другие технические особенности: реечный рулевой механизм с гидроусилителем, дисковые тормоза всех колёс, одноканальная АБС Dunlop MaxaRet (от английского maximum retardation — максимальное замедление), независимая передняя подвеска на двойных поперечных рычагах и зависимая рессорная с тягой Панара сзади. В 1968 году в Великобритании Jensen FF стоил 6000 фунтов стерлингов — примерно столько же, сколько самый дешёвый Rolls-Royсe. Всего было выпущено 318 полноприводных машин.
К счастью, Тони Ролт сам был гонщиком, причём очень хорошим — однажды, в начале 50-х, он даже выиграл 24-часовую гонку в Ле-Мане. Поэтому Ролт с коллегами с самого начала попытались избежать неоднозначности полного привода, применив несимметричный межосевой дифференциал. На задние колёса всех машин с фергюсоновскими трансмиссиями подавалось 63% крутящего момента, на передок — 37%. Таким образом реакция на увеличение тяги была приближена к заднеприводной.
Самоблокирующийся дифференциал позволил Дженсену взять лучшее от обоих типов трансмиссий. Лёгкий вход в поворот и отсутствие циркуляции мощности в штатных режимах движения без пробуксовки — от дифференциального привода. А лучшую реализацию тяги двигателя при пробуксовке — от жёсткого.
Но обгонные муфты механизма блокировки работали жёстко, в пульсирующем режиме, моментально превращая несимметричный дифференциальный привод в блокированный и обратно. Поэтому при пробуксовке неоднозначность увеличивалась! Был нужен механизм, который бы более гибко и плавно изменял степень блокировки межосевого дифференциала. И в конце 60-х годов Тони Ролт вместе с Дереком Гарднером, который позже был главным конструктором болидов Tyrrell, занялись странными, на первый взгляд, экспериментами с силиконовой жидкостью, что использовалась в муфтах привода вентиляторов радиаторов. Да-да, именно Ролт с Гарднером вошли в историю как изобретатели вискомуфты!
Самоблокирующиеся развиваются
Цилиндр с пакетами фрикционов внутри, заполненный силиконовой жидкостью, отлично подходил для намеченной Ролтом цели — тормозить шестерни межосевого дифференциала при пробуксовке колёс. Пока скорости вращения всех колёс примерно равны, вискомуфта никак не вмешивается в работу межосевого дифференциала. Но вот колёса одной из осей забуксовали. Шестерёнки межосевого дифференциала тут же начинают раскручиваться, связанные с ним пакеты фрикционов вискомуфты «взбивают» силиконовую жидкость, и муфта «схватывается», блокируя межосевой дифференциал частично или полностью.
Такое устройство блокировало дифференциал плавнее и мягче, что положительно сказывалось на управляемости. После оформления патентов на вискомуфту Тони Ролт в 1971 году образовал фирму FF Developments — специально для того чтобы оснащать автомобили полноприводными трансмиссиями своей разработки. Например, среди первых заказов фирмы были полноприводные версии фургончиков Bedford для английских лесничеств, партия автомобилей Ford Zephyr FF для полиции или седаны Opel Senator 4×4 для британской военной миссии в Берлине. Но самым главным достижением FFD стала трансмиссия для американского автомобиля AMC Eagle, который выпускался с 1979 по 1988 год. Это был обычный легковой AMC Concord, но с поднятым на 75 мм кузовом и с увеличенными «внедорожными» шинами. И конечно же, с полноприводной трансмиссией. Причём впервые в мире серийный автомобиль был оснащён межосевым дифференциалом, блокирующимся вискомуфтой!
Конечно, создавался AMC Eagle главным образом для тех, кто периодически штурмует бездорожье, — полный привод появился на этих машинах не из-за желания добиться более уверенного разгона или лучшей устойчивости и управляемости, как в случае с суперкаром Jensen FF или с Audi Quattro. Но с трансмиссионной точки зрения прямыми наследниками AMC Eagle стали такие драйверские автомобили, как Subaru Impreza Turbo или Mitsubishi Lancer Evo с первого по шестое поколения. Ведь их межосевые дифференциалы тоже блокируются встроенными вискомуфтами.
Раздаточная коробка автомобиля AMC Eagle разработки FFD. Обратите внимание на вискомуфту — это встроенный в межосевой дифференциал цилиндрический корпус с фрикционными дисками, заполненный вязкой кремнийорганической жидкостью (силоксан). При пробуксовке колёс одной из осей ведущий и ведомый пакеты дисков в вискомуфте проворачиваются относительно друг друга, давление и температура внутри возрастают, изменяется вязкость силоксана — и вискомуфта тормозит одну из выходных шестерён, не позволяя ей вращаться относительно корпуса и блокируя межосевой дифференциал.
Серийное купе Audi Quattro, которое появилось в 1981 году, через два года после дебюта AMC Eagle, оснащалось обычным «свободным» межосевым дифференциалом с принудительной блокировкой. Правда, Фердинанд Пьех, который в начале 80-х был начальником инженерного департамента Audi, выбрал для Quattro очень изящную схему, отлично подходившую для компоновки ингольштадтских машин. Продольно расположенный силовой агрегат переднеприводного автомобиля прямо-таки указывал торцом коробки передач на задние колёса — осталось лишь встроить в корпус трансмиссии межосевой дифференциал. Но для привода на передние колёса конструкторы Пьеха не стали городить традиционный для полноприводников огород с отдельной «раздаткой». Немцы сделали вторичный вал коробки полым — и сквозь него пропустили приводной вал передних колёс. Воистину, всё гениальное просто…
С самого начала на Audi, в отличие от FFD, выбрали симметричное распределение крутящего момента по осям — 50 : 50. А в 1984 году из салонов полноприводных Audi наконец-то исчезли архаичные ручки принудительной блокировки «центра» — в трансмиссиях Quattro появился привычный нам самоблокирующийся дифференциал Torsen. Название Torsen происходит от английских слов torque sensing и отражает способность этого чисто механического устройства мгновенно и плавно увеличивать степень своей блокировки в ответ на изменение крутящего момента на выходных валах. Поэтому Торсену не нужна вискомуфта — он блокируется сам. Причём срабатывает не от разности скоростей вращения уже после начала пробуксовки, а ещё до начала скольжения: Torsen способен реагировать на изменение сцепных условий в пятне контакта шин с дорогой!
Кстати, когда в последнее время конструкторы больших внедорожников стали задумываться о достижении «легковой» управляемости, они тоже вспомнили про Torsen — он используется в трансмиссиях таких автомобилей, как новый Range Rover, VW Touareg/Porsche Cayenne и Toyota Land Cruiser Prado.
Но вернёмся в 80-е. Триумфальный выход Audi Quattro на раллийную сцену послужил началом полноприводного бума — все раллийные команды группы В бросились создавать версии 4×4. Один за другим появились Peugeot 205 T16, Metro 6R4, Lancia Delta S4, Ford RS200… Все как один — с вискомуфтами в самоблокирующихся дифференциалах разработки FFD. За работу с раллийными командами на FFD отвечал Стюарт Ролт, сын Тони…
В начале 90-х годов обращался к FFD и завод АЗЛК, когда было решено проектировать раллийную полноприводную модификацию «Москвича»-2141. С помощью англичан была создана трансмиссия с тремя самоблокирующимися дифференциалами — передним, задним и межосевым (точь-в-точь как на болидах Ford RS200). Управляемость экспериментальных полноприводных «Москвичей» в предельных режимах заслуживала самых лестных оценок — поведение машин в скольжении было предсказуемым и удобным для гонщиков. Оказалось, что, подбирая «жёсткость» блокирующих вискомуфт во всех трёх дифференциалах, можно в широком диапазоне настраивать управляемость автомобиля. Например, более «строгая» блокировка заднего межколёсного дифференциала повышает склонность автомобиля к заносу задней оси. Увеличение коэффициента блокировки переднего или межосевого дифференциала, наоборот, повышает запас устойчивости — автомобиль менее охотно заезжает в поворот из-за проскальзывания и сноса передних колёс.
Однако такая настройка актуальна только в одном случае — при раллийном стиле езды со скольжениями. Поэтому три самоблокирующихся дифференциала — это прерогатива болидов группы WRC. Причём на этих машинах, как правило, внутрь дифференциалов встроены уже не вискомуфты, а пакеты многодисковых фрикционов с гидроприводом и с электронным управлением. Таким образом конструкторы получают широчайшие возможности по настройке управляемости в режиме реального времени. Например, при входе в поворот бортовой компьютер может «распустить» муфты во всех трёх дифференциалах, превратив их в «свободные» — чтобы автомобиль легче заходил в вираж. А когда пилот начнёт ускоряться при выходе на прямую, электроника даст команду, и сервопривод «зажмёт» муфты в дифференциалах таким образом, чтобы добиться минимальной пробуксовки всех колёс и в то же время не перейти грань приемлемой недостаточной поворачиваемости, за которой болид вынесет наружу виража.
Кстати, первыми применили управляемые муфты в Daimler-Benz — в трансмиссии автомобиля Mercedes-Benz Е-класса 4Matic с кузовом W124 образца 1986 года. Причём муфт там было три — при необходимости электроника сперва подключала привод на передние колёса, а потом последовательно задействовала блокировки межосевого и заднего межколёсного дифференциалов. Но такая трансмиссия оказалась неоправданно сложной. Кроме того, на нестабильном покрытии электроника то подключала передние колёса, то отключала…
Ещё одним пионером применения электронноуправляемых муфт в скоростных автомобилях стала фирма Porsche — на модели Porsche 959 1986 года было две муфты, а электроника работала в четырёх режимах, которые мог выбирать водитель. Позже серийные автомобили с трансмиссиями подобной сложности начали выпускать японцы — это, например, Mitsubishi Lancer Evo, наиболее совершенный полноприводный дорожный автомобиль из всех, что когда-либо проходили испытания Авторевю. Эволюция с межосевым управляемым дифференциалом ACD и задним дифференциалом с активным распределением крутящего момента AYC способна творить чудеса…
Вместо дифференциала
Пока раллийные инженеры колдовали с механизмами самоблокировки, конструкторы массовых легковушек, наоборот, пошли по пути упрощения — и вообще отказались от межосевого дифференциала, заменив его вискомуфтой. Первым европейским легковым автомобилем с такой трансмиссией стал Volkswagen Golf II Syncro 1985 года — его трансмиссию разрабатывали инженеры фирмы GKN, которая ещё в 1969 году приобрела FFD. Преимуществами такой схемы были простота и унификация полноприводной модели с базовой. В нормальных условиях автомобиль сохранял характеристики и управляемость переднеприводного, а при пробуксовке передних колёс уже через 0,2 секунды срабатывала вискомуфта, способная подавать назад до 70% крутящего момента.
Компоновка трансмиссии VW Golf III Syncro. «Раздатка» пристыкована к коробке передач, а вискомуфта установлена в блоке с главной передачей заднего моста и подключает привод на задние колёса при пробуксовке передних. На автомобилях VW Golf IV место вискомуфты заняла муфта Haldex.
Но такой «упрощенный» привод задних колёс обладал существенным недостатком — даже небольшая задержка в срабатывании вискомуфты усугубляла неоднозначность реакций. При подаче газа в скользком повороте автомобиль сначала сносило наружу, как переднеприводный, а потом, с подключением задних колёс, он резко менял характер — и мог уйти в занос.
Здесь отличились японцы — они неоднократно пытались сгладить этот недостаток, подбирая характеристики вискомуфт и используя их не только для включения привода на задние колёса, но и для блокировки межколёсных дифференциалов. На некоторых моделях (например Nissan Sunny/Pulsar 1988 года) было аж три вискомуфты: одна включала привод на задние колёса, а две другие служили для блокировки межколёсных дифференциалов. В автомобилях Ноnda Concerto 4WD вискомуфты заменяли не только межосевой, но и задний межколёсный дифференциал…
Но потом оказалось, что вместо вискомуфты в приводе задних колёс гораздо удобнее использовать просто фрикционную муфту, пакеты которой сжимаются гидроприводом. А управлять сжатием фрикционов и, соответственно, регулировать величину подаваемого к задним колёсам крутящего момента отлично может электроника.
Нынче большинство легковых полноприводников и паркетников имеют в приводе одной из осей управляемую муфту — будь то Haldex на автомобилях гольф-платформы концерна VW, система VTM-4 фирмы Honda или xDrive на BMW. Причём быстродействие современных муфт сделало задержку в подключении колёс практически незаметной — теперь всё зависит только от того, как настроена управляющая электроника. Например, трансмиссии автомобилей Golf 4Motion и Audi A3 Quattro совершенно идентичны конструктивно. Но разное программное обеспечение позволяет фольксвагеновцам выбирать симметричное распределение момента по осям, а инженеры Audi предпочитают подавать назад только 40% тяги, придавая своим машинам более переднеприводный характер. Дело вкуса…
А какие из этих схем предпочитаем мы? Легковые дорожные автомобили с подключаемым вручную приводом на вторую ось ныне, слава богу, не выпускаются. А что касается остальных трёх схем…
Конечно же, самые интересные, с нашей точки зрения, автомобили — это наследники Формулы Фергюсона, в трансмиссиях которых есть самоблокирующийся межосевой дифференциал. И неважно, какими путями осуществляется блокировка — вискомуфтой, как на автомобилях Subaru, механическим дифференциалом Torsen, как на моделях Audi A4-A6-A8 Quattro, VW Phaeton, или электронноуправляемыми муфтами (Mitsubishi Lancer Evo). Главное, что автоматически блокирующийся «центр» при грамотной настройке может значительно улучшить управляемость автомобиля — сделать его более безопасным и приятным для искушённого водителя.
Главная тенденция сегодня — изменяемый вектор тяги, когда момент превентивно по команде электроники подаётся на то колесо, что способно максимально эффективно его реализовать. Пока самая сложная полноприводная трансмиссия в мире — у седана Mitsubishi Lancer Evo X. Дополнительные редукторы способны перебрасывать момент между задними колёсами, центр блокируется электронноуправляемой муфтой, а спереди — обычный механический самоблок.Эпоха полного привода таким, как мы его знаем, закончится с приходом электромобиля о четырёх мотор-колёсах.Но машины с автоматически подключаемым приводом на задние колёса мы тоже не сбрасываем со счетов — их становится всё больше. Муфту Haldex в последнее время активно используют Volvo и Saab. Трансмиссии со «свободными» межосевыми дифференциалами тоже находят своё применение — причём на таких скоростных автомобилях, как Мерседесы 4Matic всех классов. Но на этих машинах вместе с дифференциальным полным приводом в обязательном порядке «работает» неотключаемая антипробуксовочная электроника, которая в какой-то мере компенсирует отсутствие механизма самоблокировки.
Многодисковая муфта Haldex срабатывает от малейшего рассогласования скоростей вращения валов (1 и 5). Вращение любой из кулачковых шайб приводит к тому, что ролики начинают обкатываться по рабочим поверхностям (12) и перемещаться взад-вперёд, толкая поршни (10) в кольцевых цилиндрах насоса (на рисунке не показаны). Поршни накачивают масло в исполнительный цилиндр с поршнем (11), который и сжимает пакет дисков. Но электроника с помощью электромагнитного клапана может стравливать давление, тем самым гибко регулируя величину подводимого к колёсам момента. 1 — приводной вал; 2 — наружные фрикционные диски; 3 — внутренние фрикционные диски; 4 — уравновешивающая пружина; 5 — выходной вал; 6 — ступица; 7 — корпус; 8 — кулачковая шайба; 9 — ролики; 10 — кольцевые нагнетательные поршни; 11 — кольцевой рабочий поршень; 12 — профилированная рабочая поверхность.
Однако в последнее время мы замечаем, что по реальным ездовым свойствам автомобили с разными полноприводными трансмиссиями становятся все ближе друг к другу — естественно, при движении по дорогам общего пользования, а не на раллийных трассах. И чем более совершенными будут становиться электронные антипробуксовочные системы и программы управления муфтами типа Haldex, тем меньше будет различаться управляемость оснащённых ими автомобилей. Очевидно, это и есть прогресс.
Материал адаптирован к публикации с разрешения ООО «Газета «Авторевю». Все права на перепечатку принадлежат Авторевю.
Блокировка дифференциала. Половина пути
Какие только идеи не приходят в головы изобретателей! Но, «как ни полезна вещь», ожидать, что она станет доступной для всех, в ней нуждающихся, порой просто наивно
Владимир Заборщиков
Изобретатель
Петербургский инженер Георгий Козлов уже знаком нашим постоянным читателям. В свое время мы рассказывали о его работе над роторно-поршневым дизельным двигателем для малой авиации. На изобретение был получен европейский патент, опытный образец проходил стендовые испытания, но для доведения мотора до серийного производства не хватило ни собственных средств, ни денег родственников, ни выданной части обещанного государственного гранта. Платить за продление патента стало нечем. Наработками нашего соотечественника с удовольствием, законно и абсолютно бесплатно воспользовались западные компании.
Вывешенное колесо будет крутиться на месте, пока бензина хватит. Фото: Георгий Козлов
Но не сидится изобретателю без дела. Новое его изобретение состоялось из-за куда более «приземленного» желания порыбачить и отдохнуть в хорошей компании и в хорошем (т.е. труднодоступном) месте. Внедорожных способностей имевшейся в наличии старенькой «Нивы» явно не хватало. После изучения вопроса и относительно несложных станочных и слесарных работ машина поехала по буеракам значительно увереннее, а ее «модернизатор» получил очередной патент — на сей раз на «самоблокирующийся дифференциал с дополнительными свободными сателлитами».
Зачем это надо?
Рискуем обидеть грамотных автомобилистов, но не можем вкратце не пересказать факты из учебника для автошколы. Не все же были отличниками. У первых автомобилей ведущие оси делали целиковыми: оба колеса постоянно вращались с одинаковой скоростью. Вскоре выяснилось, что в поворотах на твердом покрытии машина ведет себя несколько «неадекватно», шины ведущих колес быстро изнашиваются, ломаются детали привода и сами оси. Примитивный анализ показал, что в повороте «наружное» и «внутреннее» колеса описывают дуги разной длины, следовательно, должны иметь разные скорости вращения. Жесткая целиковая ось не давала такой возможности, что приводило к проскальзыванию колес, а то и к поломкам в наиболее нагруженных точках. Решением проблемы стало изобретение межколесного дифференциала — механизма, при определенных условиях допускающего разные угловые скорости колес одной оси.
Фото: Георгий Козлов
Ось разрезали пополам и на образовавшиеся торцы установили конические шестерни. Между ними на общей перпендикулярной оси разместили пару сателлитов — шестеренок меньшего размера, входящих в зацепление с шестернями полуосей. Колеса получили свободу относительно друг друга. Этот набор шестерен окружили корпусом, в котором закрепили концы оси сателлитов. Теперь, вращая корпус с помощью конического редуктора или даже ремня или цепи, можно заставить колеса вращаться. Когда оба колеса едут по достаточно твердой поверхности по прямой, скорость их вращения одинакова, на кривой же, хоть горизонтальной, хоть вертикальной, механизм дифференциала обеспечивает необходимую разность угловых скоростей.
Но это достоинство дифференциала очень быстро превращается в его основной недостаток. Если одно из колес при трогании окажется на скользкой дороге, второе просто остановится. Каждому из нас доводилось буксовать на льду или глине. Знайте: основная вина за отказ автомобиля двигаться лежит не на рисунке протектора и не на крутящем моменте двигателя, а на столь полезном в других условиях дифференциале.
Фото: Георгий Козлов
Весь прошлый век автомобильные инженеры, совершенствуя конструкцию дифференциала, пытались справиться с этим его недостатком. Были разработаны разные способы сцепления при необходимости двух полуосей в одну единую ось. Очень удачной оказалась принципиально иная конструкция дифференциала со спиральными шестернями Torsen, успешно используемая в автомобилях семейства Audi Quattro на протяжении уже четырех десятков лет. Капризные дифференциалы повышенного трения, схожие по конструкции с многодисковым сцеплением, при создании жидкости, густеющей при нагревании, развились в весьма эффективные вискомуфты. Но у всех этих механизмов требования к качеству материалов и уровню производства столь высоки, что современные российские предприятия, в отличие от советских, просто не в состоянии их воспроизвести. Сегодня в Петербурге, в былые годы задыхавшемся от переизбытка машиностроительных заводов, с трудом удалось разместить заказ на изготовление примитивных прямозубых (!) конических шестерен. Не удивительно, что лидеры нашего автопрома начинают комплектовать свою продукцию самоблокирующимися узлами американского производства, а уникально успешная «Нива», оснащенная межосевым дифференциалом с принудительной блокировкой от рождения, межколесной блокировки так и не получила. Как и УАЗы всех лет и моделей. А для внедорожника, рискующего на переломах местности вывесить одно из колес, блокировка осей нужна как воздух. Помогла бы она и популярным в стране «Газелям»: негруженые, они начинают буксовать даже на мокрой траве.
Фото: Георгий Козлов
В стране, где и без того позорно малая протяженность автодорог в иные из последних лет не только не росла, но и уменьшалась, простая и недорогая межосевая блокировка колес облегчила бы жизнь очень многим водителям. И питерский изобретатель Георгий Козлов искренне верит, что у него такая конструкция получилась.
Фото: Георгий Козлов
Железо
Желающих изучить новый агрегат во всех деталях отошлем к российскому патенту № F16H 48/28. Остальных ознакомим с основными принципами его работы.
Внутри корпуса обычного конического дифференциала перпендикулярно оси сателлитов размещаем еще одну ось с двумя коническими шестернями на ней. Концы этой оси заправлены в овальные отверстия в корпусе, а шестерни имеют меньший, чем у сателлитов, диаметр, что обеспечивает их зацепление только с одной из полуосевых шестерен. При резком разгоне одного из колес новая ось «отстает» за счет инерции деталей и вязкости масла. Малая дополнительная шестерня входит в зацепление одновременно с полуосевой и сателлитом, блокируя дифференциал. При выравнивании угловых скоростей колес шестерни расцепляются под воздействием пружин. Поверх корпуса надета «управляющая муфта», в фигурные отверстия которой входят концы дополнительной оси. За счет сдвига муфты простым механическим (тросовым, например) или электрическим приводом осуществляется переключение режимов блокировки. Отверстия в корпусе и муфте совместно в той или иной степени ограничивают свободу перемещения оси. Просто и изящно!
Но внимательное изучение патента в редакции вызвало ряд вопросов. Вязкость традиционного трансмиссионного масла зависит от его температуры, следовательно, режим самоблокировки рассматриваемого узла едва ли будет стабильным. Вызвали опасения и пружины, возвращающие дополнительную ось в исходное положение: регулировка их натяжения и замена показались нам довольно затруднительными. Других изъянов при предварительном знакомстве мы не нашли.
В поле
Пришла пора опробовать новинку в действии. Опасения наши подтвердились: режим самоблокировки еще не отработан. Вероятно, потребуется синтетическое масло с высоким индексом вязкости или какое-то техническое ухищрение. Зато от принудительной блокировки удалось получить огромное удовольствие. Хотя и здесь необходимы оговорки.
В Петербурге не удалось найти ни требуемого сорта стали, ни качественной термообработки для изготовления блокирующих шестерен. Пока эта технологическая задача не решена, во избежание рискованных ударных нагрузок от включения блокировки на ходу пришлось отказаться. Подъезжаем к сложному участку дороги, останавливаемся, включаем блокировку — и в бой!
Заблокированная задняя ось испытуемой на асфальте «Ниве» не понравилась, о чем свидетельствовало характерное ее «приседание» на каждом изгибе «змейки». Ничего удивительного: не зря же придумали дифференциал. Выезжаем на грязь, близкую к топи. «Нива» — знатный «проходимец», а с межколесной блокировкой машина, кажется, обретает способность заползать на ледяные стены.
Переходим к любимому упражнению джиперов: на переломе бездорожья вывешиваем одно из колес. Блокировка выключена — «освободившееся» колесо вращается в воздухе, остальные стоят. Рычажком между сиденьями блокируем ось и как ни в чем не бывало выезжаем из канавы. Даже в нынешнем «полуфабрикатном» состоянии механизм оказался эффектным и эффективным. Даже возникла крамольная мысль: а нужна ли вообще самоблокировка? Не на офф-роудные же гонки мы собрались. А необходимость останавливаться для включения мостов и блокировок присуща многим куда более дорогим внедорожникам. Впрочем, пожелаем изобретателю дальнейших успехов в работе над изделием.
Что дальше?
Вариантов дальнейшего развития событий и конструкций несколько. Наиболее вероятный в наших экономических условиях: Георгий украсит стенку еще одним красивым патентом и в свободное время будет вывозить друзей на природу. Вполне вероятно, как это уже случилось с вертолетным роторным дизелем, его наработки помогут построить свой бизнес предприимчивым иностранцам. Но очень хочется, чтобы «собственные Невтоны» и их идеи оказались востребованы в родной стране. Тем более что вся проблема на сегодня сводится к качественным шестеренкам. Остальное при наличии пары станков можно сделать в любой мастерской.
Хочу получать самые интересные статьи
Принудительная блокировка на Ниву и Шевроле Ниву с пневматическим приводом
Особенности принудительной блокировки на Ниву и Шевроле Ниву:
- Оперативное включение блокирующего механизма
Для блокирования дифференциала требуется вращение колеса — эта величина не превышает 11°, что положительно сказывается на скорости включения блокирующего механизма. У имеющихся на рынке блокировок включение происходит после вращения колеса на 22,5°, таким образом блокировка ИЖ-ТЕХНО опережает аналоги по скорости включения в 2 раза.
- Полная блокировка дифференциала
При нажатии водителем клапана блокировка срабатывает на все 100%, что гарантирует увеличение внедорожных характеристик автомобиля, а также долговечность блокирующего механизма.
- Надежность и долговечность конструкции
Корпус дифференциала имеет четыре сателлита. Такая конструкция зарекомендовала себя как более надежная и долговечная по сравнению со стоковой, где используется только два сателлита.
- Блокировка взаимозаменяема со стандартной конструкцией
Принудительная блокировка дифференциала НИВА Lada 4×4 и Chevrolet Niva устанавливается в редуктор вместо заводского дифференциала со стоковыми полуосями ВАЗ. Докупать дополнительных комплектующих не нужно.
- Все детали блокировки изготовлены ИЖ-ТЕХНО
Все детали блокировки выполнены ИЖ-ТЕХНО и имеют улучшенные характеристики. В частности, для обеспечения подачи масла в пятно контакта оси сателлитов предусмотрены специальные канавки.
Пневмопривод спрятан в полости «ореха» моста, что предотвращает его поломку при пересечении сложных участков бездорожья.
- Несложный монтаж
Для того, чтобы установить пневмоблокировку ИЖ-ТЕХНО на Ниву, нет необходимости в покупке специализированных приспособлений и запчастей, за исключением компрессора и ресивера для соединения с пневмосистемой. Установка не требует модификации редуктора при помощи болгарки и сварочного аппарата.
- Универсальность
Пневмоблокировка Нива универсальна: вы можете установить ее в РЗМ и РПМ, она подойдет для всех модификаций автомобилей Нива и Шевроле Нива. В наличии блокировки на 22 и 24 шлица.
Применяемость:
Заводская схема. Не производилась замена редуктора, корпуса дифференциала. К пневмосистеме принудительная блокировка подключается пневматическим шлангом с внутренним диаметром 8 мм или пневматической рилсановой трубкой размером 6/4. В алюминиевом РПМ принудительная блокировка подключается пневматической рилсановой трубкой размером 4/2.
|
Год выпуска |
Модель |
Мост |
Принудительная блокировка |
|
до 2004 г. |
Нива 2121, 2131 |
Передний мост |
Принудительная блокировка НИВА 22 шлица |
| Задний мост |
Принудительная блокировка НИВА 22 шлица |
||
| с 2004 г.— по сегодняшний день |
Chevrolet Niva (Нива 2123), Нива 2121, 21213, 21214М Niva Travel
Niva Legend |
Передний мост |
Принудительная блокировка НИВА 24 шлица |
| Задний мост |
Принудительная блокировка НИВА 22 шлица |
Если в заводскую схему вносились изменения : установка усиленных полуосей и установка блокировок на 24 шлица.
|
Мост |
Принудительная блокировка |
|
Передний мост |
Принудительная блокировка НИВА 24 шлица |
|
Задний мост |
В комплект пневмоблокировки Нива входит:
- Дифференциал Нива в сборе — 1 шт.
- Пневмопривод в сборе — 1 шт.
- Кожух предохранительный штуцера подвода сжатого воздуха— 1шт.
- Фитинг угловой (6522 4-М5)— 1 шт.
- Трубка (TPU 4/2-B) — 0,2 м.
- Гайка — 1 шт.
- Штуцер подвода воздуха — 1 шт.
- Штуцер-«ёлочка» (2601 8-1/8)— 1шт.
- Фитинг прямой (S6510 6-1/8) — 1 шт.
- Болты крепления ГП — 8 шт.
- Пластина крепления актуатора в РПМ — 1 шт.
- Пластина крепления актуатора в РЗМ — 1 шт.
Видеоинструкция по установке
| Шины и диски | |||
| Полноразмерное запасное колесо | + | + | + |
| Затемненные легкосплавные колесные диски дизайна «Black Onyx», шины 265/60 R18 | + | — | — |
| Темно-серые легкосплавные колесные диски, шины 265/65 R17 | — | + | — |
| Черные стальные колесные диски, шины 265/65 R17 | — | — | + |
| Стиль | |||
| Темно-серые ручки дверей | + | — | — |
| Ручка открытия двери багажника дизайна «Black Onyx» | + | — | — |
| Передние и задние бампера дизайна «Black Onyx» | + | — | — |
| Решетка радиатора дизайна «Black Onyx» | + | — | — |
| Темно-серые накладки на зеркала заднего вида | + | — | — |
| Затемненные элементы светодиодных фар ближнего и дальнего света | + | — | — |
| Окантовка противотуманных фар дизайна «Black Onyx» | + | — | — |
| Тонированные заднее и задние боковые стекла | + | + | — |
| Темно-серый молдинг на капоте | + | — | — |
| Рулевое колесо с кожаной обивкой | + | + | — |
| Интерьерные вставки дизайна «Black Onyx» | + | — | — |
| Мягкая светодиодная подсветка салона автомобиля | + | — | — |
| Панель приборов дизайна «Black Onyx» | + | — | — |
| Двуцветная обивка сидений перфорированной кожей | + | — | — |
| Обивка потолка черного цвета | + | — | — |
| Комплект ключей дизайна «Black Onyx» | + | — | — |
| Складывающийся подлокотник на втором ряду сидений | + | + | — |
| Хромированные ручки дверей | — | + | — |
| Хромированная окантовка решетки радиатора | — | + | — |
| Хромированный молдинг на капоте | — | + | — |
| Хромированные накладки на зеркала заднего вида | — | + | — |
| Обивка сидений тканью | — | + | + |
| Некрашеные черные ручки дверей | — | — | + |
| Серая окантовка решетки радиатора | — | — | + |
| Серый молдинг на капоте | — | — | + |
| Некрашеные черные накладки на зеркала заднего вида | — | — | + |
| Полиуретановое рулевое колесо | — | — | + |
| Защита | |||
| Брызговики передние и задние | + | + | + |
| Темно-серые расширители колесных арок | + | — | — |
| Производительность | |||
| Принудительная блокировка заднего межколесного дифференциала | + | + | + |
| Электронная имитация блокировки заднего межколёсного дифференциала (Auto-LSD) | + | — | — |
| Дополнительный электрический отопитель салона | + | + | + |
| Хранение | |||
| Охлаждаемое отделение в перчаточном ящике | + | + | + |
| Ниша для вещей под сиденьем второго ряда | + | + | + |
| Комфорт | |||
| Система головного освещения с автоматическим отключением «Follow me home» | + | + | + |
| Передние и задние электростеклоподъемники | + | + | + |
| Складываемые боковые зеркала заднего вида с электроприводом | + | + | — |
| Зеркала заднего вида с обогревом | + | + | + |
| Боковые подножки | + | + | — |
| Климат-контроль | + | — | — |
| Интеллектуальная система доступа в автомобиль и запуск двигателя нажатием кнопки Smart Entry & Push Start | + | — | — |
| Гидроусилитель рулевого управления | + | + | + |
| Электрообогрев рулевого колеса | + | + | — |
| Регулировка рулевой колонки по вылету и наклону | + | + | + |
| Розетка 12V для пассажиров первого ряда | + | + | + |
| Розетка 220V (100W) в боксе переднего подлокотника | + | + | + |
| Электрорегулировка сиденья водителя в 8-ми направлениях | + | — | — |
| Цветной дисплей на панели приборов TFT 4.2» | + | + | + |
| Индикатор низкого уровня омывающей жидкости | + | + | + |
| Электрообогрев лобового стекла в зоне покоя стеклоочистителей | + | + | — |
| Центральный замок с дистанционным управлением | + | + | + |
| Догреватель двигателя | + | + | + |
| Передние и задние электростеклоподъемники с функцией «Auto» | + | — | — |
| Сиденья второго ряда, разделённые в пропорции 60/40 | + | + | — |
| Система выбора режимов движения ECO/NORMAL/POWER | + | + | + |
| Механическая регулировка передних сидений в 6-ти направлениях | — | + | — |
| Электростеклоподъемник водителя с функцией Auto | — | + | + |
| Боковые зеркала заднего вида с электроприводом | — | — | + |
| Механическая регулировка передних сидений в 4-х направлениях | — | — | + |
| Подогрев передних сидений | + | + | + |
| Датчик света | + | + | + |
| Система кондиционирования с ручным управлением | — | + | + |
| Камера заднего вида со статичными линиями разметки | + | + | — |
| Мультимедиа | |||
| Навигационная система с картами на русском языке | + | — | — |
| Коммуникационная система Bluetootd | + | + | — |
| 6 динамиков | + | + | — |
| 8” цветной LCD дисплей на центральной консоли | + | + | — |
| Поддержка Apple Carplay© и Android Auto© | + | + | — |
| Мультимедийная система CY’19 (AM/FM; MP3/WMA/WAV/FLAC/ALAC) | + | + | — |
| USB-разъем для подключения внешних устройств | + | + | — |
| 4 динамика | — | — | + |
| Подготовка для аудио | — | — | + |
| Безопасность | |||
| Передние и задние датчики парковки | + | — | — |
| Светодиодные дневные ходовые огни | + | — | — |
| Светодиодные фары ближнего и дальнего света | + | — | — |
| Передние светодиодные указатели поворота | + | — | — |
| Светодиодные передние противотуманные фары | + | + | — |
| Уникальный противоугонный идентификатор T-Mark | + | + | + |
| Антиблокировочная система (ABS) с системой распределения тормозного усилия (EBD) | + | + | + |
| Тормозные фонари с сигнализацией аварийной остановки EBS | + | + | + |
| Система помощи при подъеме по склону (HAC) | + | + | + |
| Система стабилизации прицепа (TSC) | + | + | + |
| Система вызова экстренных оперативных служб «Эра Глонасс» | + | + | + |
| Круиз-контроль | + | + | — |
| Задние светодиодные фонари дизайна «Black Onyx» | + | — | — |
| Автоматический корректор фар головного света | + | — | — |
| Набор автомобилиста | + | + | + |
| Крепления ISOFIX для детских автокресел | + | + | + |
| Галогенные дневные ходовые огни | — | + | + |
| Омыватель фар | — | + | + |
| Галогенные фары | — | + | + |
| Защита заднего стекла кабины | — | + | + |
| Активная антипробуксовочная система (a-trc) | + | + | + |
| Система курсовой устойчивости (vsc) | + | + | + |
| Отключение переднего дифференциала (add) | + | + | + |
| Усилитель экстренного торможения (bas) | + | + | + |
| Боковые подушки безопасности | + | + | + |
| Фронтальные подушки безопасности | + | + | + |
| Коленная подушка безопасности водителя | + | + | + |
| Иммобилайзер | + | + | + |
| Шторки безопасности | + | + | + |
| Система помощи при спуске по склону (dac) | + | — | — |
4WD против AWD: в чем разница?
Почему Subaru в некоторых условиях работает лучше, чем Jeep, 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 универсале-внедорожнике, 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 фантастическая безаварийность в дорожных условиях с высоким сцеплением мешает, 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, то наверняка замечали это. 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, передать мощность на все четыре колеса 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 тягу 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 необходимы 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 такому расположению 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, чтобы добиться большей проходимости по бездорожью. Камеры ARB полностью невидимы для вашего транспортного средства, пока вы не нажмете переключатель, не включите их и не получите мгновенный захват.
Низкий диапазон увеличивает крутящий момент
Если вы когда-либо 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 включение бабушкиной передачи на горном велосипеде: внезапно подъемы требуют гораздо меньше усилий.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
Внедорожник: 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 можно 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 дать более подробное объяснение.
Ведущее фото: Мэтт СкоттБлокирующие дифференциалы vs.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 неравными, 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 дело касается тяги, по сравнению с транспортными средствами со стандартным или открытым дифференциалом, но только тогда, когда тяга 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.
- Катушки — это устройства, соединяющие оси, которые не используются в большинстве потребительских автомобилей, а используются только в автомобилях, ведущих конкурентоспособные виды спорта.
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.
Pickup Trucks 101: что нужно знать о Traction
Отправленный Марком Уильямсом | 8 июня 2017 г.
Примечание редактора: Давние читатели PickupTrucks.com, возможно, помнит название этого сериала несколько лет назад. Чтобы лучше обслуживать наших менее опытных читателей, мы воскрешаем его, обсуждая некоторые из наиболее важных тем о пикапах. Начнем с одной из самых основных проблем — особенно при движении по скользкой улице с пустой грядкой — тяги.
В ближайшие месяцы у нас будет больше этих статей, посвященных основам, так что следите за обновлениями. И не стесняйтесь добавлять свои два цента или предлагать темы для обсуждения в разделе комментариев под статьей.Если вы не зарегистрированы для добавления комментариев, выделите несколько секунд и сделайте это сейчас. Мы хотим услышать, что вы хотите сказать.
Мэтью Барнс
Вы когда-нибудь пытались быстро разогнаться, чтобы выехать на скоростное шоссе в плохую погоду, и застряли в крутящемся одном колесе? Открытые дифференциалы важны при поворотах, поскольку они позволяют внешней шине двигаться быстрее, чем внутренней. К сожалению, они также позволяют передавать всю мощность на колесо с наименьшим тяговым усилием.В большинстве условий вождения это нормально, но при движении в ненастную погоду или по пересеченной или грязной местности автомобиль может застрять, раскручивая одну шину на скользком месте, в то время как остальные три имеют отличное сцепление с дорогой. Транспортировка или буксировка тяжелого груза может еще больше затруднить вождение в таких условиях с открытым дифференциалом.
Для борьбы с этим многие производители предлагают в той или иной форме средства защиты тяги. Они варьируются от торможения вращающегося колеса (колес) с помощью антиблокировочной тормозной системы до блокировки дифференциала, чтобы оба колеса вращались с одинаковой скоростью, независимо от того, на какой поверхности находятся шины.Многие системы предлагают комбинацию, например Toyota Tacoma, которая имеет активную антипробуксовочную систему и электронную блокировку заднего дифференциала.
Антиблокировочная тормозная система
Многие производители предлагают стандарт антипробуксовочной системы ABS для своих пикапов и внедорожников. Некоторые производители выходят за рамки базовой антипробуксовочной системы с внедорожной версией. Эти типы систем можно найти на Toyota, Nissans, Jeep, Ford, GM, Rams и многих других. В автомобилях с ABS на каждом колесе есть датчики, которые определяют, заблокировано ли колесо, когда оно должно вращаться, и нужно ли активировать ABS для этого колеса.Эти же датчики и антиблокировочные тормозные системы используются для торможения колеса, которое вращается значительно быстрее, чем противоположное колесо на той же оси. Эти системы недороги, поскольку в них используется уже установленное оборудование. Недостатком этих систем является то, что они могут издавать громкие скрежетающие звуки, перегреваться при чрезмерном использовании и вызывать дополнительный износ тормозной системы. Многие можно включать и выключать нажатием кнопки. Они также чувствительны к нажатию педали газа и тормозов и требуют некоторого обучения, но после освоения сцепления с ABS может оказаться бесценным.
Дифференциалы повышенного трения
Существует два основных типа дифференциалов повышенного трения: с шестеренчатым приводом и с приводом от сцепления. В дифференциалах с зубчатым приводом, которые часто называют дифференциалами Torsen, используются червячные винты и червячные передачи для управления величиной крутящего момента, передаваемого на каждую ось. В дифференциалах повышенного трения с шестеренчатым приводом нет ударов или хлопков, потому что они всегда включены. Они также прочные и не требуют специальных добавок к трансмиссионному маслу. Дифференциалы с зубчатым приводом работают по системе увеличения крутящего момента.Если дифференциал имеет отношение смещения 3: 1, он умножит крутящий момент на шине с низким сцеплением на 3 и отправит этот большой крутящий момент на шину с высоким сцеплением. Если колесо с меньшим сцеплением имеет сопротивление крутящему моменту 40 фунт-фут, то на другую сторону будет передаваться крутящий момент 120 фунт-фут. Обратной стороной этой системы является то, что когда одна шина не имеет тяги, дифференциал не может передавать крутящий момент на шину с тяговым усилием, потому что любое число, умноженное на ноль, равно нулю. Во многих ситуациях одновременное включение тормозов и дроссельной заслонки позволяет передавать на шину достаточный крутящий момент с тягой, чтобы автомобиль снова начал двигаться.Эти типы дифференциалов обычно используются в задних дифференциалах грузовиков и внедорожников, центральных дифференциалах полноприводных автомобилей и даже иногда в переднем дифференциале, например, в Ford F-150 Raptor, работающем по пустыне.
Дифференциалы с приводом от сцепления работают так же, как сцепление в механической коробке передач, но они используют ряд дисков сцепления, чтобы добавить крутящий момент к колесу с тяговым усилием. Часто они чувствительны к разнице скоростей между колесами, а это означает, что чем быстрее вращается одно колесо по сравнению с другим, тем больший крутящий момент передается на колесо с тягой.Эти дифференциалы могут передавать крутящий момент на колесо с тягой, даже когда противоположное колесо не имеет тяги. Обратной стороной дифференциалов с приводом от сцепления является то, что они со временем изнашиваются и нуждаются в ремонте. Они также требуют наличия фрикционных присадок в трансмиссионном масле для обеспечения их эффективной работы.
Блокировка дифференциала
Существует много типов блокировки дифференциалов, но все они работают, заставляя оба колеса вращаться с одинаковой скоростью, эффективно создавая распределение крутящего момента между колесами 50/50.Производители предлагают два основных типа блокировки дифференциалов: электронную блокировку и автоблокировку.
Дифференциалы с электронной блокировкой, или электронные шкафчики, работают с помощью электромагнита или соленоида для включения шкафчика. Они предлагаются во многих грузовиках и внедорожниках Toyota, Ford, Ram и Nissan. Они предсказуемы; водитель выбирает, когда включать или выключать механизм, но большинство из них может быть задействовано только тогда, когда автомобиль находится в режиме 4-Low, а не во время движения. Это может вызвать проблемы в нормальных условиях вождения, когда вы не хотите, чтобы дифференциал постоянно блокировался, но вы попадете в скользкое место, и автомобиль застрянет или значительно замедлится из-за пробуксовки одного колеса.Toyota Tacoma и 4Runner; Nissan Frontier; У Ford Raptor, F-150, F-250 и F-350 есть электронные шкафчики. Почтенный Ram 2500 Power Wagon имеет передний и задний дифференциалы с электронной блокировкой, а сзади — механизм повышенного трения с шестеренчатым приводом.
Автоблокировка дифференциалов активируется, когда одно колесо вращается примерно на 100 об / мин быстрее, чем другое колесо той же оси. Разница в скорости заставляет механизм активировать и блокировать оси вместе. Они могут зацепиться с треском и даже могут вызвать повреждение осей или дифференциала, если разница в сцеплении между двумя колесами велика.Они хорошо работают в большинстве условий. Eaton G80 от GM, используемый во многих его грузовиках и внедорожниках, является примером автоблокировки дифференциала. Автоматические запирающиеся шкафчики могут сработать, даже если одно колесо имеет нулевое сцепление или оторвано от земли. Обратной стороной является то, что водитель не может выбирать, когда включать или отключать шкафчик.
Другие типы блокировки или блокировки дифференциалов включают пневматические, гидравлические, тросовые, храповые и золотниковые. Есть даже несколько сложных электрических над вакуумом над гидравлическими системами, как в Mercedes-Benz G-Class.Большинство из них доступны как опции послепродажного обслуживания, и все они работают по-разному. Пневматические, гидравлические и тросовые дифференциалы похожи на электронные шкафчики в том смысле, что водители могут блокировать и разблокировать дифференциал, когда захотят. Дифференциалы с храповым механизмом всегда включены и позволяют внешнему колесу вращаться быстрее, чем внутреннему колесу, но ни одно из них не может вращаться медленнее, чем коронная шестерня дифференциала. Золотники исключают дифференциал, поэтому крутящий момент всегда распределяется 50/50.
Какой дифференциал лучше всего подходит для вас?
У каждого типа тягового устройства есть свои преимущества и недостатки.Каждый из них работает по-разному в разных ситуациях, и не существует одного типа, который лучше всего подходит для всех. При выборе тягового устройства важными факторами являются стиль вождения, предпочтительные занятия, климат и местоположение. Ниже приводится краткое описание типов тяговых устройств, обычно используемых в конкретной ситуации. Однако то, что лучше всего подходит для одного человека, может не сработать для другого в той же ситуации. Те, кто любит ползать, оснащают свои автомобили выбираемыми шкафчиками, такими как электронный шкафчик или воздушный шкафчик, потому что они обеспечивают максимальный контроль и предсказуемость в ситуациях с низким сцеплением.
При движении по грязи, снегу или обледенению зачастую проще управлять устройством ограниченного скольжения или автоматическим запиранием, поскольку они включаются только при обнаружении скольжения. При транспортировке тяжелого груза или прицепа рекомендуется использовать дифференциал с шестеренчатым приводом, поскольку увеличенный вес на задней оси может создать большую разницу в сцеплении с дорогой между двумя колесами. В этой ситуации устройства типа сцепления будут изнашиваться быстрее, чем если бы они были слегка нагружены, а устройства автоматической блокировки будут задействованы сильнее, что также приведет к большему износу.Катушки используются только в особых случаях, так как ими сложно ездить по улице в любых условиях.
Еще важнее, чем какое тяговое устройство или система у вас есть, — это знать, что у вас есть и как им пользоваться. Блокировка и дифференциалы повышенного трения ведут себя по-разному. Ограниченное скольжение с приводом от зубчатой передачи отличается от ограниченного скольжения с приводом от муфты, а автоматическое запирание отличается от выбираемого рундука. У вспомогательных средств противобуксовочной системы ABS также есть свои «сладкие места», в которых они работают лучше всего.Простое знание того, что есть у вашего пикапа и как его использовать в той или иной ситуации, позволит грузовику продолжить свой путь, несмотря на плохую погоду или пересеченную местность.
Cars.com фото Мэтью Барнса, Эван Сирс
Открытые 4X4 | Что такое блокировка дифференциала и когда ее использовать?
Понимание блокировки дифференциала — одна из основ управления внедорожником 4X4, 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 носовая часть вашего автомобиля будет широко давить в поворотах.
Итак, что необходимо, так это каким-то образом управлять обоими колесами, но позволять 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 фотографии ниже показан мост с картером дифференциала в виде выпуклости справа, внутри которого находятся зубцы, составляющие дифференциал. Это немного необычно, поскольку 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 с дорогой по сравнению с другим на оси, например, в воздухе или по грязи, его довольно легко повернуть, поэтому оно получает очень маленькую крутящую силу, и именно столько его колесо-партнер 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 приемов 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 можно включать или отключать блокировку дифференциала — вы включаете ее, когда вам это нужно, например, при подъеме по крутому скалистому подъему, и отключаете, когда вы, например, не едете по обычной дороге.
Существует два основных типа блокировки дифференциала: ручной и автоматический. 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 активирована центральная блокировка дифференциала, что показано на спидометре оранжевым значком четырех колес с крестиком 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, занимающихся поставками шкафчиков послепродажного обслуживания, являются ARB и Eaton.
Замки дифференциала — определенно не первое, что нужно покупать для внедорожника — оборудование для обеспечения безопасности, такое как огнетушитель и аптечки, являются более высоким приоритетом, чем подвеска, шины, трубки и тому подобное. После того, как вы разберетесь со всем остальным, 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, чем передняя, не в последнюю очередь из-за того, что у нее нет 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 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 запирающие элементы могут легко вызвать значительную дополнительную нагрузку 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.На изображенном ниже Jeep Wrangler Rubicon 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 по оси; 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 межколесных дифференциалов, 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 замедлению хода. 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 точной 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.
Что такое блокировка дифференциала с ручным управлением?
Итак, вы продали хороший новый (не в выставочном зале или подержанный) 4X4, и не можете понять, почему, черт возьми, так много людей затем разносят больше готовых вещей для «шкафчиков»?
Эта статья была первоначально опубликована в июльском выпуске 4×4 Australia за 2012 год.
Прежде чем мы углубимся в эту тему, давайте определимся, что мы подразумеваем под шкафчиками.Мы не говорим о блокировках центрального дифференциала, которые имеют первостепенное значение и являются универсальными для полноприводных автомобилей 4X4.
Нет, мы собираемся поговорить о блокировках межколесного дифференциала, которые буквально блокируют одну боковую ось с другой, эффективно давая вашему автомобилю прочную ведущую ось слева направо — это похоже на сварку центров дифференциала, а не что мы защищаем шкафчики CIG.
Эти фиксаторы межколесного дифференциала могут быть размещены в переднем и / или заднем дифференциале для обеспечения превосходных приводных характеристик.Фактически, шкафчик (по крайней мере, в нашей книге) является наиболее эффективным послепродажным оборудованием, которое вы можете добавить к своему 4X4, чтобы улучшить его ходовые качества на бездорожье.
Конечно, шины и подвеска — одни из самых необходимых вещей, но шкафчик поможет вам продвинуться дальше по самым суровым трассам. Нельзя сказать, что скромные туристические полноприводные автомобили не имеют шкафчиков. Вам действительно не нужно уходить слишком далеко по бездорожью, спускаться по скользкой рампе лодки или через болотистую яму, чтобы воспользоваться их помощью. Используя шкафчики всех типов во многих различных внедорожниках 4X4, мы бы рассмотрели блокировку дифференциала в верхней части любого списка надстроек.
«Почему производители не устанавливают шкафчики в стандартную комплектацию?» мы слышим, как вы спрашиваете. Что ж, некоторые делают.
Nissan, еще во времена расцвета GQ, имел ручной шкафчик с тросом, GU есть он в некоторых моделях O / S, некоторые из круизеров Toyota имеют электромеханические шкафчики, и теперь у нас есть Mitsubishi, предлагающий их на Triton и Pajeros, плюс покупатели Land Rover могут поставить галочку в шкафчике при покупке Disco.
В целом, однако, большинство (если не все) производители выбирают электронную противобуксовочную систему — это совершенно другая тема.То же самое работает и с различиями, поэтому в этой статье мы предположим, что вы в курсе этой темы. Если нет, обратитесь к нашему выпуску за март 2012 г.
Перед тем, как выбрать шкафчик, вам нужно решить, какой шкафчик вы хотите использовать — автоматический или ручной, что еще больше усложняет окончательное решение. В первой части этой функции, состоящей из двух частей, мы сконцентрируемся на вариантах ручной блокировки.
Ручные (или выбираемые) шкафчики требуют ввода от гайки за рулем — это вы. Если вы застряли и забыли включить вещь — это ваша вина.Если вы включите его слишком поздно на трассе и застрянете или забудете выключить его, когда поверхность станет слишком твердой (или твердой) и вы повредите шины или трансмиссию — это снова ваша вина. Водитель должен уметь читать трек и ситуацию и знать, когда активировать и деактивировать шкафчики, чтобы получить от них максимальную отдачу — вроде переключения передач.
По сравнению с автоматическим шкафчиком, в котором вы просто управляете и крутите педали, а запирание и отпирание делается за вас. Несколько преимуществ ручных шкафчиков: когда они заперты, они надежно и по-настоящему заперты, и нет никаких шансов, что они случайно разблокируются сами.
С некоторыми типами в рамках сделки вы получаете воздушный компрессор, который также можно использовать для накачивания шин и, возможно, для работы пневматических инструментов. Когда шкафчик не используется, ваши дифференциалы, по сути, представляют собой открытый центр дифференциала, обеспечивающий надежные ходовые качества на дороге.
Обратной стороной (по сравнению с автомобильными версиями) является то, что они, как правило, дороже покупать и устанавливать, имеют больше движущихся частей, могут иметь поврежденные внешние воздушные или электронные линии и, как мы указывали, работают только так же хорошо, как и драйвер позволяет им.
ГДЕ И ПОЧЕМУ НУЖНО ИСПОЛЬЗОВАТЬ ЛОКЕР?
Практически любая ситуация на бездорожье будет облегчена с помощью шкафчиков. Водитель ощутит все преимущества блокировки дифференциала на разбитой, каменистой и неровной поверхности; реже на песке, льду и сверхскользких поверхностях. То же самое и с крутыми спусками (вверх и вниз) — заблокированный 4X4 всегда будет превосходить разблокированный. Ситуации вождения, при которых колесо отрывается от земли, делают разомкнутые (с открытым дифференциалом) полноприводные автомобили почти бесполезными.
Автомобиль с LSD будет немного лучше, но заблокированный 4X4 поразит всех зрителей тем, насколько велик ваш 4X4 или даже насколько вы хороший водитель. Также очень важно иметь возможность медленно преодолевать препятствия, не повредив свой внедорожник.
Устранение необходимости в «героических» взлетах и запуск 4X4 в наносящие урон приземления легко сэкономят на цене шкафчика. Отсутствие повреждений гусениц тоже очень важно; Возможность ползать по колеям, не вращая колеса, помогает поддерживать наши гусеницы 4X4, поэтому покупка шкафчика может считаться зеленой.Кто бы мог подумать?
ПЕРЕДНИЙ ИЛИ ЗАДНИЙ?
Что касается рундуков с ручным управлением, то они, как правило, снижают эффективность рулевого управления, если они установлены сзади, и делают рулевое управление практически невозможным, если оно активировано в переднем дифференциале, тем более, когда вы включаете питание, которое имеет тенденцию тянуть вас прямо вперед. Поэтому большую часть времени лучше всего использовать их по прямой, а затем снимите их, чтобы повернуть. Если вы устанавливаете только один шкафчик (передний или задний), подумайте о том, насколько хорош ваш задний LSD (помните, что они изнашиваются), тип вашего полноприводного вождения, тип вашего 4X4 и как ход подвески большой.
Итак, вот оно. Ознакомьтесь с конкурентами на рынке и узнайте, как должен работать 4X4. Однако имейте в виду, что после того, как вы проехали на замке, пути назад уже не будет.
ВОЗДУШНЫЙ БЛОК ARB
Как следует из названия, ARB Air Locker приводится в действие воздухом (или пневматически) с помощью переключателя в салоне. Как только воздушный компрессор создает давление в системе, Air Locker активирует блокирующий механизм в центре дифференциала, который предотвращает независимое вращение шестерен дифференциала (и, следовательно, полуосей).Включение и выключение переднего и заднего замков происходит практически мгновенно (независимо переключаются).
Корпус держателя дифференциала представляет собой цельный блок из чугуна с шаровидным графитом (ковкого), который обеспечивает высокую жесткость и включает в себя вдвое большее стандартное количество шестерен по сравнению с большинством оригинальных центров. Входящий в комплект воздушный компрессор также можно использовать для накачивания шин и пневматических инструментов. Для передних и задних рундуков нужен только один воздушный компрессор. В разблокированном состоянии центр дифференциала действует как обычный открытый дифференциал.
ARB также предлагает крышки дифференциала, которые превосходят по прочности (по сравнению с оригинальными покрытиями) и которые не только помогают защитить центры дифференциала и механизм Air Locker, но также уменьшают изгиб корпуса дифференциала, который в экстремальных ситуациях может быть причиной смещения. шестерни и выход из строя.Передние и задние воздушные шкафчики ARB доступны почти для каждого внедорожника 4X4, проданного в Австралии.
Для получения дополнительной информации посетите www.arb.com.au.
ПРОЛОКЕР TJM
TJM ProLocker — это шкафчик с пневматическим приводом, который нагнетает воздух в дифференциал через бортовой воздушный компрессор и воздушную линию, которая зацепляет стопорное кольцо на одной оси. Это, в свою очередь, блокирует ведущую шестерню и шестерню
, заставляя привод в равной степени направлять на левую и правую оси.
ProLockers имеют закаленный цельный поперечный вал для обеспечения высокой прочности и включают в себя привод поршневого типа для выполнения последовательности включения и выключения.Как только вы преодолеете препятствие, щелчок переключателя вернет ваши дифференциалы в нормальное состояние, позволяя выпускать сжатый воздух через выпускное отверстие в электромагнитном клапане. Стопорное кольцо, которое соединяет пары осей вместе через внутренние зубчатые колеса, разблокируется исполнительным механизмом, который позволяет дифференциалам дифференцироваться, а затем время движения в обычном режиме.
Передние и задние рундуки доступны для увеличивающегося диапазона полноприводных автомобилей 4X4, включая LandCruiser и FJ Cruiser Toyota серии 100/200, Nissan Patrol и D22 Navara, Jeep TJ / JK Wranglers и Land Rover Discovery II, плюс наличие этого воздушного компрессора позволяет использовать с накачкой шин и пневматическими инструментами.
Для получения дополнительной информации посетите www.tjm.com.au.
ЭЛОКЕР
Компания Harrop в сотрудничестве с Eaton Corporation разработала дифференциал Harrop / Eaton ELocker, который представляет собой электромагнитную блокировку дифференциала. Он управляется переключателем на приборной панели, который затем блокирует центр дифференциала с помощью механической блокировки.
В разблокированном состоянии он действует как открытый дифференциал для облегчения вождения по дороге. В заблокированном состоянии он почти мгновенно блокируется, чтобы зацепить свои прецизионные кованые шестерни для полного твердого привода через набор осей.
Когда переключатель активирован, электрический ток подается на электромагнит, который создает крутящий момент на тормозной пластине. Это, в свою очередь, активирует механизм линейного изменения, который затем включает механизмы блокировки в боковые шестерни дифференциала, что приводит к блокировке центра дифференциала. После отключения переключателем в салоне серия возвратных пружин переводит дифференциал в открытое (разблокированное) состояние.
Передние и задние рундуки доступны для ряда автомобилей (включая Toyota, Nissan, Land Rover и Jeep), при этом постоянно разрабатываются и выпускаются дополнительные модели.Кроме того, будучи конструкцией с четырьмя шестернями, ELocker обеспечит превосходную прочность по сравнению с центром дифференциала оригинального оборудования.
Для получения дополнительной информации посетите www.harrop.com.au, позвоните по телефону 1300-HARROP или посетите сайт Harroptv на YouTube.
OX LOCKER
The Ox Locker родом из США, но есть один поставщик в Австралии. Ox Locker — это шкафчик с тросовым приводом, с помощью которого пользователь вручную перемещает рычаг (или рычаг переключения передач) в кабине, который просто вставляет механизм блокировки в шестерни дифференциала, чтобы обеспечить полный и равный привод по всем осям.
Что касается рычага переключения передач, то теперь есть три варианта: простой старый ручной переключатель, в котором все еще используется кабель в оболочке (точно так же, как в вашем старом велосипедном комплекте переключения передач), пневматическая система или электронный переключатель. и то, и другое сделало бы блокировку и разблокировку быстрее. Очевидно, что с двумя последними версиями вам потребуется бюджет на воздушный компрессор или ткацкий станок для завершения установки.
Каждый шкафчик снабжен прочной стальной крышкой дифференциала, чтобы оставить место для шкафчика и защитить весь комплект.
Шестерни рулевого механизма изготовлены из стали 8620, как и зубчатые колеса с зубчатым венцом и ведущей шестерней. Будучи производным от США устройством, Ox Lockers доступны только для американских внедорожников. Владельцы Chrysler / Jeep могут улыбаться, как и некоторые водители Dodge, Ford и Mazda.
Для получения дополнительной информации посетите www.ox-usa.com или www.ozadventure.com.au.
РАЗМЕРЫ MCNAMARA
Шкафчик McNamara ушел в прошлое — но только по названию. Джек Макнамара продал права и дизайн новым владельцам в TJM (см. TJM ProLockers выше), которые с тех пор увеличили диапазон транспортных средств, на которых могут быть установлены эти шкафчики, — чтобы довести их до масс, а не только модели Land Rover, которыми они были. изначально разработан для.(Шкафчики McNamara также подходят для моделей Toyota HiLux, Hiace, 4Runner и Bundera.)
В то время как оригинальные рундуки Джека управлялись с помощью включения воздушного компрессора или вакуума, снимаемого из коллектора двигателя в бензине, или разрежения генератора в дизельном топливе, все достигали одного и того же результата — блокировки дифференциала одним нажатием кнопки.
Как вам наш новый дизайн сайта? Расскажите нам в комментариях ниже или отправьте нам свое мнение по адресу feedback @ whichcar.com.au.
Подпишитесь на 4X4 Australia и сэкономьте до 39%Типичный журнал для австралийских любителей полного привода и бездорожья.
Подписаться
типов дифференциалов и принцип их работы
Как и большинство современных автомобилей, простая передача, известная как дифференциал, подвергалась постоянным усовершенствованиям и экспериментам, что привело к появлению целого ряда типов, каждый со своими достоинствами и недостатками.
Концепция дифференциала, то есть позволяющая колесам, установленным на одной оси, вращаться независимо друг от друга, является древней конструкцией, и первый известный пример ее использования был зарегистрирован в Китае в 1 -м тысячелетии до нашей эры.
Хотя это было задолго до изобретения автомобиля, повозки, повозки и колесницы все еще страдали от той же проблемы, связанной с проскальзыванием или волочением одного колеса на поворотах, что увеличивало износ и приводило к повреждению дорог.
Появление двигателей, приводящих в движение передние или задние колеса для приведения в движение транспортного средства, вместо того, чтобы просто тянуть их на лошади, добавило новую проблему, которую необходимо преодолеть — как обеспечить независимое вращение, сохраняя при этом возможность приводить в действие оба колеса.
Первые автомобили не пытались, они просто приводили в движение только одно колесо на независимой оси. Но это было далеко от идеала, так как это означало, что они были недостаточно мощными и часто сталкивались с проблемами сцепления на любом другом участке земли, кроме твердой, ровной.
В конечном итоге это привело к разработке открытого дифференциала до того, как были разработаны другие более сложные типы для преодоления более сложных условий вождения.
Посмотрите это видео, в котором с помощью трехмерных изображений объясняется, как работают следующие типы дифференциала:
Открытый дифференциал:
Дифференциал в своей основной форме состоит из двух половин оси с шестерней на каждом конце, соединенных вместе третьей шестерней, составляющих три стороны квадрата.Обычно это дополняется четвертой передачей для дополнительной силы, завершая квадрат.
Этот базовый блок затем дополнительно дополняется кольцевой шестерней, добавляемой к корпусу дифференциала, который удерживает основные основные шестерни, и эта кольцевая шестерня позволяет приводить колеса в движение путем соединения с приводным валом через шестерню.
В этом примере вы можете видеть три стороны внутреннего зубчатого колеса, составляющего основной механизм, причем большая синяя шестерня представляет коронную шестерню, которая будет соединяться с приводным валом.На левом изображении показан дифференциал, когда оба колеса вращаются с одинаковой скоростью, а на правом изображении показано, как зацепляются внутренние шестерни, когда одно колесо вращается медленнее, чем другое.
Эта зубчатая передача составляет дифференциал открытого типа и является наиболее распространенным типом автомобильного дифференциала , от которого происходят более сложные системы.
Преимущество этого типа в основном ограничивается основной функцией любого дифференциала, как описано ранее, с упором в первую очередь на обеспечение возможности поворота оси более эффективно, позволяя колесу за пределами поворота двигаться с большей скоростью, чем внутреннее колесо. поскольку он покрывает больше земли.Он также выигрывает от того, что его базовая конструкция относительно дешева в производстве.
Недостатком этого типа является то, что, поскольку крутящий момент распределяется равномерно между обоими колесами, количество мощности, которое может передаваться через колеса, ограничивается колесом с наименьшим сцеплением.
По достижении предела тяги обоих колес вместе, колесо с наименьшим тяговым усилием начнет вращаться, что еще больше снижает этот предел, поскольку сопротивление со стороны уже вращающегося колеса еще меньше.
Прочтите наш блог о турбонагнетателях, нагнетателях и безнаддувных двигателях
Заблокированный дифференциал:
Блокировка или блокировка дифференциала — вариант, встречающийся на некоторых транспортных средствах, в первую очередь на тех, которые едут по бездорожью. По сути, это открытый дифференциал с возможностью блокировки на месте для создания фиксированной оси вместо независимой. Это может происходить вручную или с помощью электроники в зависимости от технологии в автомобиле.
Преимущество заблокированного дифференциала в том, что может получить значительно большее тяговое усилие, чем открытый дифференциал .Поскольку крутящий момент не разделен поровну 50/50, он может передавать больший крутящий момент на колесо, которое имеет лучшее сцепление с дорогой, и не ограничивается более низким сцеплением другого колеса в любой данный момент.
Поскольку маловероятно, что вы будете двигаться со скоростью и обычно путешествуете по неровной поверхности, проблема торможения и износа шин на поворотах на неподвижной оси является меньшей проблемой.
Одним из недостатков заблокированных дифференциалов называется заедание, которое возникает, когда в трансмиссии накапливается избыточная энергия вращения (крутящий момент), и ее необходимо высвободить — обычно это достигается за счет отрыва колес от земли для сброса положения.Или просто сняв замки, когда они больше не нужны.
Представьте себе длинную картонную трубку, удерживаемую на каждом конце, а затем скручивающую трубку в противоположных направлениях до такой степени, что трубка не могла больше выдерживать силу, складывалась и рвалась — это связывание. Это происходит из-за того, что колеса движутся с разной скоростью, что приводит к скручиванию осей и увеличению давления на шестерни, но нагрузки на колеса и их повышенного тягового усилия достаточно, чтобы предотвратить проскальзывание шин и сбросить давление.
Сварной / золотниковый дифференциал:
Сварные дифференциалы, по сути, такие же, как заблокированный дифференциал, только он был постоянно приварен из открытого дифференциала к фиксированной оси (также известный как дифференциал золотника). Обычно это делается только в определенных обстоятельствах, когда характеристики заблокированного дифференциала / Фиксированная ось, которая позволяет поддерживать одновременное вращение обоих колес, желательны — например, в автомобилях, предназначенных для дрифта.
Обычно это не рекомендуется, так как тепло от сварки может снизить прочность компонентов и увеличить риск катастрофического отказа детали — что может даже привести к тому, что сломанные шестерни дифференциала взорвутся через корпус дифференциала и представляют опасность для других участников дорожного движения и пешеходов.
Дифференциал повышенного трения:
LSD объединяет преимущества открытого и заблокированного дифференциалов в более сложной системе. Есть две категории, которые используют разные формы сопротивления для достижения одного и того же эффекта:
Механическое сцепление LSD:Этот тип LSD окружает ту же самую центральную шестерню, видимую на открытом дифференциале, парой нажимных колец, которые оказывают усилие на два набора дисков сцепления, расположенных рядом с шестернями.Это обеспечивает сопротивление независимому вращению колес, изменяя действие дифференциала с открытого на заблокированный — и обеспечивая ему повышенное тяговое усилие, которое этот тип выигрывает от более открытого дифференциала.
На этом разрезе вы можете видеть нажимные кольца (также срезанные), окружающие центральные шестерни, которые при вращении раздвигаются центральными штифтами шестерни, прижимающимися к наклонным поверхностям. Это движение толкает нажимные кольца на блоки сцепления (желтый и синий) с обеих сторон, создавая сопротивление и изменяя поведение оси с открытого на фиксированный.
Блоки LSD с механическим сцеплениемтакже делятся на подтипы, которые ведут себя немного по-разному и изменяются при воздействии давления на диски сцепления и нажимные кольца:
- В LSD с односторонним движением давление проявляется только при ускорении. Это означает, что при прохождении поворотов и выключении питания дифференциал ведет себя как открытый тип, позволяя им поворачиваться независимо, но при ускорении принудительное вращение дифференциала создает трение в дисках сцепления, блокируя их на месте, чтобы получить больше тяги.
- A Двусторонний LSD делает шаг вперед и оказывает давление на диски сцепления также при замедлении, чтобы улучшить устойчивость при торможении на дорожном покрытии с изменчивой поверхностью.
- Полуторный снова пытается объединить лучшее из обоих подтипов, оказывая большее давление при ускорении и меньшее — при замедлении.
Обратной стороной механических LSD является то, что они требуют регулярного технического обслуживания для поддержания работоспособности и склонны к полному износу, что приводит к дорогостоящей замене деталей.
Вязкий LSD:Второй тип дифференциала повышенного трения, в котором вместо муфт используется густая жидкость для создания сопротивления, необходимого для изменения поведения дифференциала между разомкнутым и заблокированным состояниями. Из-за того, что у них меньше движущихся частей, чем у механических LSD, VLSD проще, но также имеют более широкий спектр преимуществ и недостатков по сравнению с ними.
В своей основной работе эффект более плавный в применении, чем механические LSD, поскольку сопротивление растет в унисон со скоростью, с которой движутся колеса по сравнению с корпусом дифференциала, обеспечивая очень постепенное увеличение.
VLSD также могут более эффективно направлять крутящий момент на колесо, у которого больше тяги . Поскольку жидкость действует так, чтобы сопротивляться пониженной скорости, если колесо когда-либо теряет сцепление с дорогой и вращается, разница в скорости между двумя колесами внутри дифференциала создает большее сопротивление медленнее движущемуся колесу, передавая больший крутящий момент от ведущего вала на него.
VLSD становятся менее эффективными при длительном использовании, поскольку жидкость нагревается, они становятся менее вязкими и обеспечивают меньшее сопротивление.Он также не может блокироваться так же полно, как механический LSD, из-за того, что жидкость не может обеспечить абсолютное сопротивление в подходящем пространстве.
Недостатком как механических, так и вязких LSD является то, что система не всегда эффективно направляет крутящий момент во время прохождения поворотов на высокой скорости, поскольку она может интерпретировать более быстро движущееся внешнее колесо как потерю сцепления. Затем он направляет крутящий момент на внутреннее колесо, создавая избыточную / недостаточную поворачиваемость в момент, противоположный тому, когда это необходимо.
Torsen Дифференциал:
В дифференциале Torsen ( Tor que — Sen sing) используется хитроумная передача, обеспечивающая тот же эффект, что и в дифференциале с ограниченным скольжением, без необходимости использования муфт или гидравлического сопротивления.
Это достигается за счет добавления слоя червячной передачи к традиционной передаче открытого дифференциала. Эти наборы червячных шестерен, действующих на каждую ось, обеспечивают сопротивление, необходимое для передачи крутящего момента, которое затем достигается за счет того, что червячные шестерни находятся в постоянном зацеплении друг с другом через соединенные прямозубые цилиндрические шестерни.
На первом и втором изображениях показаны три пары червячных шестерен, находящихся в зацеплении с каждой половиной оси — с цилиндрическими шестернями на конце каждого червяка, соединяющими пары.Именно это соединение передает крутящий момент от одного колеса к другому, когда одна ось начинает вращаться быстрее, чем другая. В то время как первое и второе изображения имеют оригинальный дизайн торсена, третье изображение представляет собой вторую версию дифференциала торсена. В новой конструкции червячные передачи переставлены на одну линию с осями, но при этом выполняют то же механическое действие. Каждая червячная передача все еще находится в контакте со своей парой, и только одна сторона оси с зазорами в шестерне удаляет зацепление с другой стороны.
Постоянное зацепление между двумя сторонами дифференциала имеет дополнительное преимущество, заключающееся в немедленной передаче крутящего момента, что делает его чрезвычайно чувствительным к изменяющимся дорожным и дорожным условиям.
В то время как открытый дифференциал всегда должен распределять крутящий момент 50/50 между каждым колесом, дифференциал Torsen способен направлять больший процент крутящего момента через одно колесо в зависимости от передаточных чисел шестерен. Этот снимает ограничение мощности, которое испытывают открытые дифференциалы , потому что величина доступного крутящего момента не ограничивается величиной тяги в любом колесе.
Кроме того, зубчатая передача также может быть обработана таким образом, чтобы придавать другое отношение сопротивления при ускорении и замедлении, как это делает полутораходовой дифференциал повышенного трения.
Все это достигается механически без использования электроники или каких-либо скоропортящихся деталей, приносимых в жертву трению, и в целом дифференциал Torsen является превосходной механической системой , которая сочетает в себе основные преимущества всех перечисленных ранее типов дифференциалов.
Прочтите наш блог о трансмиссиях с двойным сцеплением и принципах их работы
Активный дифференциал:
Очень похоже на дифференциал повышенного трения, в активном дифференциале по-прежнему используются механизмы, обеспечивающие сопротивление, необходимое для передачи крутящего момента с одной стороны на другую, но вместо того, чтобы полагаться на чисто механическую силу, эти муфты могут активироваться электронным способом.
Активный дифференциал может использовать электронику для искусственного изменения механических сил, которые система испытывает при изменении условий движения.Это делает их управляемыми и, следовательно, программируемыми, а с помощью ряда датчиков на транспортном средстве компьютер может автоматически определять, на какие ведущие колеса и когда направить мощность.
Это радикально улучшает характеристики, особенно на несовершенном дорожном покрытии, и особенно нравится водителям ралли, чьи автомобили выдерживают быстро меняющиеся условия движения и нуждаются в системе, которая может не отставать от их непрерывных регулировок транспортного средства.
Дифференциал с вектором крутящего момента:
TVD продвигает эту усовершенствованную электроникой систему еще дальше, используя ее для управления углом или вектором транспортного средства в поворотах и выходе из них, побуждая определенные колеса получать больший крутящий момент в ключевые моменты, что улучшает характеристики на поворотах.
Активируя сцепление, противоположное тому, что обычно включает LSD с чисто механическим приводом, вы можете использовать этот эффект для помощи в рулевом управлении, одновременно снижая мощность, преодолевая недостатки системы LSD.
При входе в поворот, многоходовой LSD оказывает сопротивление обоим колесам, чтобы хотя бы частично заблокировать ось и стабилизировать ее при торможении, которое затем высвобождается, когда скорость колес падает и автомобиль поворачивает, позволяя колесам вращаться. на разных скоростях.
Однако, вместо того, чтобы ослабить сопротивление на обоих колесах, TVD продолжает активировать сцепление только на внешнем колесе, увеличивая сопротивление, испытываемое этим колесом, и заставляя систему передавать через него больший крутящий момент. Этот дисбаланс внешней силы способствует резкому повороту автомобиля в повороте и снижению недостаточной поворачиваемости.
Продолжая применять это сопротивление через поворот, когда транспортное средство проходит вершину и начинает ускоряться, оно будет продолжать игнорировать нормальный многосторонний LSD, который снова будет интерпретировать более быстрое движение внешнего колеса как пробуксовку и отвлекать крутящий момент во время ускорения до внутреннее колесо, которое воспринимается как лучшее сцепление.
Поскольку TVD оказывает большее сопротивление муфте внешнего колеса, он обманом заставляет систему отводить через него больший крутящий момент — увеличивая мощность, которую можно приложить , и уменьшая недостаточную поворачиваемость, возникающую при ускорении на выходе из поворота.
Желтая стрелка указывает на передачу крутящего момента через угол, создаваемую искусственным сопротивлением, оказываемым TVD на внешнее колесо. Это позволяет добиться большего ускорения на выходе из поворота, в то же время повышая поворачиваемость автомобиля.
Дифференциал с вектором крутящего момента способен передавать 100% доступного крутящего момента через одно колесо, когда это необходимо в самых экстремальных обстоятельствах.
Обратной стороной этой системы является то, что она очень сложна и очень дорога, и обычно используется только для гонок / треков из-за ее потенциала для прохождения поворотов на высокой скорости.
У каждой системы есть свои преимущества и недостатки, и хотя более сложные системы, как правило, лучше, их стоимость намного превышает стоимость более простых систем.
Как и в случае с любым другим автомобилем, польза, которую вы получите от каждой системы, зависит от того, что именно вы будете делать со своим автомобилем и на что вам нужен ваш дифференциал. У вас не будет особой необходимости в дифференциале векторизации крутящего момента при посещении местного супермаркета, если только вы не воображаете себя в следующем WRC и не можете позволить себе штраф — но вам может понадобиться дифференциал блокировки, если вы живете в сельской местности. лучше доступен для внедорожника.
Щелкните здесь для визуального просмотра различных типов дифференциала.
MAT FOUNDRY GROUP ЯВЛЯЕТСЯ ВЕДУЩИМ ПРОИЗВОДИТЕЛЕМ СЕРЫХ И ЧУГУННЫХ КОМПОНЕНТОВ ДЛЯ АВТОМОБИЛЕЙ. ЧТОБЫ УЗНАТЬ БОЛЬШЕ О НАС ПРОСМОТРЕТЬ НАШИ ПРОДУКТЫ ИЛИ СВЯЗАТЬСЯ С НАМИ СЕГОДНЯ
Ведущие мосты— обзор
Глава 6
Глава 6 посвящена всей трансмиссии автомобиля, включая традиционную муфту ведущего моста трансмиссии двигателя для обычного автомобиля. В этой главе также рассматриваются гибридные / электрические автомобили.Глава начинается с качественного и количественного описания цифровой управляющей электроники. Эта часть главы является расширением основных концепций электронного управления двигателем, представленных в главе 4. Обсуждение здесь касается практической цифровой электроники управления двигателем. В дополнение к качественному объяснению, аналитические модели разрабатываются для системы управления со ссылками на основную теорию систем с дискретным временем, приведенную в Приложении B.
Представлены различные законы управления для контроля выбросов выхлопных газов и экономии топлива.Цели управления двигателем — соответствовать или превосходить правительственные нормы по выбросам газов, описанные в главе 4, при одновременной оптимизации важных характеристик двигателя, включая экономию топлива.
Одним из преимуществ цифрового управления является его способность компенсировать различные режимы работы двигателя, включая запуск, прогрев, ускорение, замедление и круиз, а также параметры окружающей среды (например, давление и температуру окружающего воздуха). Практическое цифровое электронное управление двигателем способно адаптироваться к изменениям параметров транспортного средства, которые могут происходить, например, с возрастом транспортного средства.Как поясняется в главе 4, транспортное средство должно соответствовать или превышать требования к выбросам для определенного количества пройденных миль. Цифровое управление двигателем может гарантировать характеристики выбросов двигателя в течение определенного периода, будучи адаптивной системой управления, и это объясняется здесь.
Одной из конструктивных особенностей современных двигателей является изменение фаз газораспределения (VVT), которое также называется фазированием по переменному значению (VVP), и которое может оптимизировать параметр, называемый объемным КПД (см. Главу 4). Здесь объясняется улучшение характеристик двигателя (при соблюдении требований к выбросам) за счет использования VVT / VVP, хотя механизм реализации VVP объясняется в главе 5 вместе с соответствующим приводом.Объясняется подсистема управления для VVP, и разрабатываются соответствующие аналитические модели. Характеристики динамического отклика системы VVP важны для относительно быстрых изменений числа оборотов в минуту. Модели VVP в этой главе являются динамическими и используются для анализа динамических характеристик системы.
Еще одна подсистема электронного управления двигателем — регулировка холостого хода (ISC). Существуют условия эксплуатации автомобиля, при которых ISC может поддерживать работу двигателя с минимальным расходом топлива на холостом ходу (т.е.е., самые низкие рабочие) обороты. Например, если транспортное средство остановлено по выбору оператора или по управлению движением, чтобы избежать перезапуска двигателя, оно работает под управлением цифровой системы управления двигателем на заранее определенной скорости холостого хода. Кроме того, транспортному средству, движущемуся под уклон, может не потребоваться мощность двигателя для поддержания желаемой скорости. В этом случае цифровое управление двигателем поддерживает холостой ход. Изложена теория работы подсистемы ISC цифрового управления двигателем, и разработаны аналитические модели для описанной конфигурации.Кроме того, анализ производительности подсистемы ISC показывает, что ISC является адаптивным управлением.
Важно отметить, что на момент написания этой статьи существуют транспортные средства, для которых ISC не единственная в снижении расхода топлива для остановленного транспортного средства. Усовершенствования в системах запуска двигателя позволили выключить двигатель, если транспортное средство остановлено на достаточно долгое время. Повторное нажатие на педаль газа водителем вызывает по существу мгновенный запуск двигателя, так что ускорение может происходить относительно быстро.Однако ISC может поддерживать холостые обороты в течение короткого промежутка времени, пока двигатель не выключится автоматически. Транспортные средства с этой функцией могут значительно снизить общий расход топлива, особенно те, которые эксплуатируются в городских условиях с интенсивным движением. Эта функция автоматического запуска / остановки двигателя обычно используется в гибридных транспортных средствах.
В этой главе также объясняется электронное управление зажиганием, которое включает в себя управление так называемой синхронизацией зажигания. Время зажигания относится к угловому положению коленчатого вала относительно верхней мертвой точки (ВМТ), то есть угловому положению коленчатого вала, при котором поршень находится в точной верхней точке такта сжатия (также обсуждается в главе 4).Глава 6 также дает качественное объяснение и частичную аналитическую модель замкнутой системы автоматического управления зажиганием.
В эту главу включены пояснения к электронному управлению трансмиссионной (автоматической) частью трансмиссии и механической связи трансмиссии с осями ведущих колес (например, дифференциалом). Дан краткий обзор механических компонентов с иллюстрациями. Представлено качественное объяснение и аналитические модели этих компонентов (включая гидротрансформатор).Объясняется метод выбора передаточного числа, включая исполнительные механизмы, задействованные для электронного управления, а также механизмы и исполнительные механизмы методов блокировки гидротрансформатора в контексте автоматических трансмиссий с электронным управлением.
Большая часть главы 6 посвящена гибридным электромобилям (HEV). Этот раздел начинается с описания физических конфигураций двух основных категорий HEV, которые известны, соответственно, как последовательные или параллельные HEV. Это объяснение включает блок-схемы двух типов HEV и объяснение их работы.Аналитические модели разработаны для электрической части трансмиссии HEV на основе обсуждения электродвигателей в главе 5.
Анализ рабочих характеристик основан на этих аналитических моделях. Анализ производительности приводит к объяснению контроля HEV. Этот элемент управления имеет множество функций, включая выбор источника механической энергии двигателя внутреннего сгорания или электродвигателя. Процесс сохранения энергии во время замедления или торможения включает преобразование электродвигателя в генератор и сохранение выходной электроэнергии, производимой генератором, в аккумуляторной батарее транспортного средства.В этом разделе главы 6 дается объяснение механизмов, с помощью которых HEV обеспечивает более высокую экономию топлива по сравнению с транспортным средством с двигателем внутреннего сгорания сопоставимого размера и веса.
Аналитические модели производительности связывают крутящий момент и мощность электродвигателя с этим возбуждением. Типичный HEV с приводом от асинхронного двигателя объясняется с помощью аналитических моделей и электрического напряжения возбуждения. Во время работы электродвигателя с двигателем HEV (при выключенном двигателе) электроэнергия поступает от аккумуляторных батарей автомобиля.Уровень напряжения этих батарей приблизительно постоянен и несовместим с напряжениями переменного тока, необходимыми для работы приводного электродвигателя. В главе 6 объясняется механизм генерирования напряжений возбуждения двигателя, необходимых для работы двигателя с мощностью и скоростью, необходимыми для любого данного рабочего состояния транспортного средства. Здесь представлены иллюстративные принципиальные схемы и / или блок-схемы для преобразования напряжения в HEV.
Глава 6 завершается обсуждением чисто электрического транспортного средства (EV).У такого транспортного средства есть некоторые компоненты, найденные в HEV, но у него нет двигателя внутреннего сгорания.