Коэффициент блокировки дифференциала

Обычно тяговая способность дифференциала повышенного трения определяется коэффициентом К распределения крутящих моментов, причем

Момент М_оп соответствует колесу, которое имеет менее благоприятные условия по сцеплению, например лед, снег или грязь.

Этим колесом также может быть колесо, нагруженное реактивным моментом от карданного вала. Момент М_от возникает на колесе, у которого лучше условия по сцеплению, в результате чего он может воспринять больший момент.

Таким образом, коэффициент К определяет, в какой степени дифференциал улучшает тяговые качества транспортного средства. Чем больше значение этого коэффициента, тем большую тяговую силу может развить автомобиль, и наоборот, чем меньше значение коэффициента, тем хуже тяговые качества. Для обычных дифференциалов с малым внутренним трением можно принятьи тогда

Формулы (3.28), определяющие распределение моментов по полуосям для дифференциалов разных типов, основаны на том,

Рис. 3.12. Типичный график изменения коэффициента распределения крутящих моментов для дифференциала с муфтами трения [18]:

1 — прямая предельного сцепления; 2 — коэффициент блокировки; 3 — обычный дифференциал с муфтами трения; 4 — прямая сухой поверхности

что частоты вращения полуосей неодинаковы. Эти формулы определяют условия, при которых элементы дифференциала имеют взаимные перемещения. Если отношения моментов на выходных звеньях дифференциала меньше отношения моментов, найденного по формулам (3.28), т. е. отношение моментов на полуосях меньше значения коэффициента /С, то дифференциал не работает и все его элементы вращаются как одно целое.

Дальнейший анализ коэффициента К распределения крутящих моментов направим на то, какое значение имеет этот коэффициент, когда одно из колес транспортного средства находится на мокром льду. Это значение является критерием тяговой способности дифференциала повышенного трения в самых невыгодных условиях эксплуатации. Этим условиям на графике коэффициента блокировки соответствует точка, которая используется в основном для сравнения эффективности работы двух подобных механизмов.

В этой точке определяется значение коэффициента блокировки К_b Точка находится путем пересечения кривой коэффициента К распределения моментов с линией предельно малого сцепления, как показано на рис. 3.12. Линией предельного сцепления является штриховая прямая, найденная для коэффициента сцепления проскальзы-

вающего колеса =0,1 (для мокрого льда). Например, для легкового автомобиля, имеющего полную массу G_c = 1200 кг и динамический радиус колеса около 0,3 м, крутящий момент на проскальзывающем колесе составляет около’ 120 Н-м. На данном графике коэффициент блокировки равен 2,5. Следовательно, до момента начала работы дифференциала автомобиль может развить крутящий момент, равный 412 Н-м.

График коэффициента распределения крутящих моментов и коэффициент блокировки служат для сравнения различных дифференциалов повышенного трения. Разница в их действии может быть определена опытным путем на роликовом стенде или проанализирована теоретико-математическим путем.

astralogyandex.ru

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

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

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

---

Что такое дифференциал

Дифференциал

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

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

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

Существует простая формула, отражающая связь между частотами вращения коробки дифференциала и полуосевых шестерен. Если через а1 и а2 обозначить частоты вращения полуосевых шестерен, а через а — частоту вращения коробки дифференциала, то: а = (а1+а2)/2. Формула показывает, что если одно из колес автомобиля неподвижно, то другое колесо вращается с удвоенной частотой. Если одно из двух ведущих колес попадает на скользкую поверхность дороги (мокрый асфальт, масляные пятна, лед), сопротивление его вращению резко падает, уменьшается и сцепление с дорогой, а значит, колесо не в состоянии иметь необходимую силу тяги. Такое колесо начнет быстрее вращаться и пробуксовывать. К другому ведущему колесу, имеющему достаточное сцепление с дорогой, будет подводиться такой же крутящий момент, как и к буксующему. Имея возможность образовать большую силу тяги, второе колесо не сможет этого сделать потому, что дифференциал передаст ему только половину крутящего момента от главной передачи. Если сопротивление движению автомобиля превысит силу тяги у небуксующего колеса, то машина не сможет двигаться.

Частота вращения буксующего колеса резко возрастет, а второе колесо остановится. Возникнет буксование автомобиля. Попытка водителя повысить силу тяги на колесах за счет увеличения подачи топлива приведет только к увеличению частоты вращения одного из колес. В такой ситуации проявляется существенный недостаток обычного дифференциала, снижающего проходимость автомобиля как на скользких дорогах, так и на грунтах, оказывающих большое сопротивление качению колес (пeсок, снег, распутица). 

Принудительная блокировка

На автомобилях, предназначенных для движения по бездорожью, приходится устанавливать дифференциалы специальных конструкций. Блокировки Часто применяют дифференциалы с принудительной блокировкой. В них водитель с помощью специального привода (чаще всего пневматического) останавливает на время вращение сателлитов, и колeca автомобиля начинают вращаться с одинаковой скоростью. Следует учесть, что автомобиль с заблокированным дифференциалом на извилистой дороге расходует больше топлива и у него происходит интенсивный износ шин.

Как только взаимный поворот колес на общей оси с заблокированным дифференциалом будет больше, чем это допускает упругая деформация шин, произойдет буксование колес, продолжающееся до тех пор, пока какое-либо колесо на неровности не оторвется от дороги. Это говорит о том, что водитель не должен забывать выключать блокировку дифференциала после преодоления тяжелого участка. В ряде конструкций предусмотрена его автоматическая разблокировка или ограничение возможности включения блокировки по скорости.

Самоблокирующиеся дифференциалы

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

Дисковая блокировка

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

Вторая конструкция представляет из себя дифференциал повышенного трения с двойными фрикционными муфтами, получивший широкое распространение на американских автомобилях. В этой конструкции крестовина заменена двумя отдельными, пересекающимися под прямым углом осями 5 сателлитов 6. Оси 5 имеют возможность перемещаться одна относительно другой как в осевом, так и в угловом направлении, для чего их концы имеют скосы соответственно А и Б, которыми они опираются на коробку 9 дифференциала.

Кроме того, в дифференциал введены промежуточные чашки 7, так же как и полуосевые шестерни, надетые на шлицы полуосей. При невращающихся сателлитах усилие к полуосям передается как и в простом дифференциале. При вращении сателлитов последние будут сдвигать концевые скосы осей 5 так, что усилие на фрикционную муфту 8, передаваемое через чашку 7, будет увеличиваться для отстающей полуоси и уменьшаться для оси, вращающейся быстрее. При этом величина подтормаживающего момента не будет постоянной, как в дифференциале с одной дисковой муфтой, а будет пропорциональна моменту, передаваемому колесами. 

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

Вязкостная блокировка

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

Винтовая блокировка

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

Кулачковая блокировка

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

Особенности управления

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

 

Межосевой дифференциал и его блокировки

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

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

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

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

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

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

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

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

Подключаемый передний мост

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

Блокировка дифференциалов автомобиля. Виды блокировок Знания-сила!

« Назад

Блокировка дифференциалов автомобиля. Дифференциал повышенного трения («Квайфа»)  01.02.2019 08:16

   Дифференциал автомобиля — устройство, распределяющее крутящий момент с ведущего вала на правое и левое ведущие колеса одной оси (межколесный дифференциал) или передающее момент с двигателя на переднюю или заднюю ось ( межосевой  дифференциал). Это чисто механическое устройство отличается простотой (обычно в нем всего четыре конических шестерни), компактностью и полностью соответствует своему названию: если оба колеса моста имеют одинаковое сцепление с дорогой и усилие, необходимое для раскручивания каждого из колёс одинаковое, дифференциал  делит крутящий момент в фиксированном соотношении (обычно 50:50) и никак не препятствует вращению выходных валов с разной скоростью.  

 Но стоит только появится ощутимой разнице в сцеплении колёс с дорогой (например, одно колесо попало на лёд, а другое осталось на асфальте), как дифференциал тут же начнёт перераспределять момент на то колесо, усилие для раскрутки которого наименьшее (то есть на то, которое находится на льду). В результате, колесо, находящееся на асфальте перестанет получать крутящий момент и остановится, а колесо, находящееся на льду примет на себя весь момент и будет вращаться с увеличенной угловой скоростью, причем планетарный механизм будет играть роль редуктора, повышающего скорость вращения этого колеса. Естественно, это явление сильно ухудшает проходимость и управляемость автомобиля. Ведь по логике вещей, в рассмотренной ситуации момент желательно передавать на колесо, расположенное на асфальте, чтобы автомобиль мог продолжить движение. 

Выходом из подобной ситуации стало использование автоматического дифференциала повышенного трения . Автором этой конструкции является англичание Rod Quaife.  

Конструкция дифференциала представляет собой планетарный редуктор, состоящий из червячных шестерен: ведомых (полуосевых) и ведущих (сателлитов). Оси сателлитов параллельны полуосям , а сами сателлиты расположены в своеобразных  карманах чашки дифференциала. При этом парные сателлиты имеют не прямозубое зацепление, а образуют между собой еще одну гипоидную пару, которая расклиниваясь, так же участвует в процессе блокировки полуосей. 

Когда одно из колес (напрмер, правое) начинает отставать, связанная с ним полуосевая шестерня 1 вращается медленнее корпуса дифференциала
и поворачивает входящий с ней в зацепление червячный сателлит 2 . Он передает движение парному с ним сателлиту 3 из левого ряда, а тот — на левую полуосевую шестерню 4. Так обеспечиваются разные угловые скорости колес в повороте.

Благодаря разности крутящих моментов на колесах в винтовом зацеплении возникают осевые и радиальные силы, прижимающие полуосевые шестерни 1, 4 и сателлиты 2, 3 торцами к корпусу и крышке диференциала. Сателлиты 2 и 3 также прижимаются к поверхностям отверстий, в которых они расположены. За счет этого и возникают силы, осуществляющие частичную блокировку полуосей. Степень блокировки определяется коэффициентом блокировки . 

Основными характеристиками самоблокирующего дифференциала являются: коэффициент блокировки (%)  и величина преднатяга (кг).

 Кооффициент бокировки дифференциала (КБД) — это отношение между моментами на отстающем и забегающем колесе. КБД выражается в проценте — от 0 до 100%. Коэффициент блокировки определяется углом наклона зуба червячного сателлита. Обычно — 24 градуса.  Настоящий фирменный «Квайф» имеет угол наклона зуба сателлитов 36 градусов. Стопроцентым КБД обладают две сваренные между собой полуоси ведущего моста.

Преднатяг задается установкой пакета специальных пружинных шайб , что  обеспечивает предварительный «распор» шестеренок внутри блокировки. Набор шайб в пакете обычно равен 1 см в сложенном состоянии. Шайбы имеют различную толщину для возможности подбора и регулировки момента преднатяга. Ресурсным преднатягом является натяг до 5 кг, т.к. шайбы при таком натяге не сдавлены до полоского состояния.  Блокировка с таким натягом может критично не терять свих свойств 3…4 года. Любая натяжная блокировка теряет до 1 кг натяга в первые 2 месяца эксплуатации. По рекомендациям специалистов, величина преднатяга переднего винтового самоблокирующегося дифференциала не должна превышать 5,0 кг, а заднего — 7,0 кг. Если блокировка имеет максимальное значение преднатяга 8-9 кг, то шайбы в пакете будут сжаты до плоского состояния, что приведет к потере пружинных свойств пакета.   

Преднатяг – это компромисс между комфортом езды и тяговыми качествами авто. Чем больше величина преднатяга, тем раньше и резче срабатывает блокировка, и это хорошо на бездорожье, но может быть опасно при обычных условиях движения. Особенно это важно при установке «самоблока» в передний мост, поскольку может привести к нежелательному рывку на руле. Вавод таков:  много ездите по бездорожью, вам важно раннее срабатывание блокировки – выбирайте большой предварительный натяг, большую часть времени катаетесь по нормальным дорогам – подойдут блокировки с меньшим значением.

 

Основные достоинства самоблокирующегося дифференциала «Квайфа» 

 

• позволяет частично устранить пробуксовку при разных коэффициентах сцепления колес авто
• повышает проходимость и управляемость авто при при движении на дорогах с разным покрытием
• улучшает динамику разгона авто на дорогах с любым покрытием
• не требует специальных усилий от водителя (включение самоблока происходит автоматически)
• взаимозаменяем со стандартными дифференциалами
• полной блокировки не наступает, что исключает поломку полуосей
• разблокируется при сбросе газа

Винтовые самоблокирующиеся дифференциалы наиболее пригодны для использования на обычном автомобиле. Они надежны (сопоставимы по ресурсу с КПП), имеют наиболее сглаженные моменты включения-выключения и широкие возможности по блокировке.

 

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Блокировка дифференциала — что это такое? Устройство и принцип действия

Обычный, или свободный дифференциал обладает как плюсами, но и одним большим минусом. Все знают об одной «подлой» и «коварной» особенности дифференциала. О том, когда одно колесо стоит на скользком или плохом покрытии, а другое на поверхности с хорошим сцеплением, то будьте уверены – дифференциал обязательно найдёт колесо с полностью или почти отсутствующим сцеплением с дорогой, и всю тягу мотора перебросит на него – одним словом начнётся пробуксовка! И это относится не только к моноприводным машинам, но и к джипам с отключёнными или отсутствующими блокировками, где даже все три колёса на сухом отличном асфальте, а одно на льду или в грязи, то начнёт буксовать именно оно.

Одним словом работа свободного дифференциала обладает «особенностью», когда выражаясь научным языком, при пробуксовке одного колёса ведущей оси или осей, на другое/другие колесо/колёс распределяется, или передаётся крутящий момент, недостаточный для трогания с места! И как раз чтобы предотвратить это, придумана блокировка дифференциала. Называется самоблокирующийся дифференциал, или самоблок. Чтобы выполнить блокировку дифференциала необходимо выполнить одно из двух условий: соединение корпуса дифференциала с одной из полуосей; ограничение вращения сателлитов. Вот и ролью блокировки дифференциала является увеличение крутящего момента на колесе/колёс (оси) с лучшим сцеплением.

Бывает полная или частичная блокировка. Полная блокировка дифференциала означает жёсткое соединение частей дифференциала, при котором мощность двигателя может полностью может передаваться на колесо, у которого лучшее сцепление с дорогой.

Далее, при частичной блокировке дифференциала происходит ограничение величины, передаваемого усилия между свободными при обычных условиях частями дифференциала, и следовательно, связанное с ней увеличения крутящего момента на том колесе, у которого наилучшее сцеплением с дорогой.

Коэффициентом блокировки оценивается величина повышения/увеличения крутящего момента на свободном колесе. Проще говоря, коэффициент блокировки отвечает за отношение крутящего момента на отстающем, свободном колесе к моменту на забегающем колесе, или буксующем. Если симметричный свободный дифференциал, то коэффициент блокировки равен 1, так как на каждом из колёс крутящие моменты всегда равны. Но когда дифференциал заблокирован, то коэффициент блокировки может находиться в пределах 3-5. Однако, следует знать, что дальнейшее увеличение коэффициента блокировки крайне нежелательно, ибо может привести к поломке агрегатов трансмиссии.

Как говорилось выше, блокировка дифференциала может применяться как на межколёсных дифференциалах на моноприводном авто, так и на межосевых дифференциалах. Они, как правило, бывают, как только для среднего дифференциала (большинство моделей имеют только такой тип, например Нива), так и заднего и среднего (множество джипов-профессионалов), и наконец, трёх, включая передний мост. Таким арсеналом обладают редкие профессиональные джипы, например Мерседес Джи-Ваген. Блокировку переднего дифференциала (межколесного) полноприводного автомобиля в обычных режимах обычно не включают, так как машина снижается управляемость, и машина начинает ехать плугом, то есть постоянно сносит и почти не слушается командам руля! Так что, такой режим – с тремя включенными блокировками, годиться только для очень тяжёлого бездорожья, и то когда машина прямо двигается.

Блокировка дифференциалов можно включить принудительно, вручную, или и это происходит автоматически. Ручная блокировка дифференциала включается по команде водителя, из салона при помощи соответствующих кнопок или рычагов. Автоблокировка дифференциала включается с помощью специальных технических механизмов – самоблокирующихся дифференциалов.

О принудительной, или ручной блокировке дифференциала

Принудительную блокировку дифференциала можно включить, как правило, посредством кулачковой муфты, который, обеспечивает жёсткое соединение корпуса дифференциала и одной из его полуосей.

Замыкать или размыкать кулачковые муфты можно с помощью разных типов приводов. Таких как механического, электрического, пневматического или гидравлического.

Жёсткая принудительная блокировка. Данный тип применяется в межколесных и/или межосевых дифференциалах полноприводных версий автомобилей, преимущественно в профессиональных вездеходах. Применяется для преодоления внедорожником труднопроходимых участков, а при их преодоления обязательно выключается.

В конструкции механического привода объединяются рычаг и тросы или система рычагов. Путём перемещения водителем рычага в определенное положение включается блокировка дифференциала. Это должно происходить при неподвижном автомобиле. Полностью остановить машину, если он в движении, и только после этого включить или выключить. Правда, вот уже десять лет есть модели джипов, на которых можно включить/выключить прямо на ходу, на скоростях до 60-90 км/ч. В будущем, вероятно, появятся и более продвинутые эластичные системы подключения.

Гидравлический привод блокировки дифференциала состоит из главного и рабочего цилиндров. В пневматическом приводе исполнительным элементом является пневмоцилиндр, или пневмокамера. Чтобы замыкать муфты в электрическом приводе — применяется электромотор. Включение блокировки дифференциала, инициации привода производится нажатием соответствующей кнопки в салоне, который находится на панели приборов.

О самоблокирующемся дифференциале

Самоблокирующийся дифференциал имеет также и другое название – дифференциал повышенного трения, Limited Slip Differential, сокр. от LSD. По своей конструкции представляет собой компромисс между свободным дифференциалом и полной блокировкой дифференциала «в ноль», т.к. даёт реализовать при необходимости возможности и первого варианта и другого.

В автомобильном мире существует две категории самоблокирующихся дифференциалов — первая, блокирующиеся в зависимости от разности угловых скоростей колёс, и вторая — блокирующиеся от разности тяг, крутящих моментов.

К первому типу относятся дисковый дифференциал, дифференциал с вискомуфтой, или вязкостной муфтой, а также так называемая электронная блокировка дифференциала. Блокировка происходит в зависимости от разности крутящих моментов в червячном дифференциале.

Простейший дисковый дифференциал является симметричным дифференциалом, в котором находятся дополнительные один или два пакета фрикционных дисков. Одной частью фрикционные диски жёстко связаны с корпусом дифференциала, а с другой – с полуосью.

Принцип работы дифференциала повышенного трения дискового типа основывается на силе трения, которая возникает из-за разности скоростей вращения полуосей.

При движении в прямолинейном направлении, когда корпус дифференциала и полуоси вращаются с одинаковой скоростью, то фрикционный пакет свободно вращается как единое целое. При прохождении поворотов увеличивается частота вращения одной их полуосей, и соответствующая ей часть дисков в пакете фрикционов начинает быстрее вращаться. Тогда между дисками создаётся сила трения, которая препятствует увеличению частоты вращения. На свободном колесе крутящий момент увеличивается, и этим включается частичная блокировка или полная.

В дифференциале степень сжатия фрикционных дисков бывает фиксированной – при таком методе блокировка реализуется с помощью пружин постоянной жесткости, или переменной – а при таком способе осуществляется с помощью гидравлического привода, в том числе с электронным управлением.

Перейдём к любимой теме производителей настоящих спорткаров, спортивных версий стандартных моделей, и наконец, стритрейсеров, а именно к дисковому дифференциалу — к LSD. Его применяют в качестве межколесного дифференциала спортивных автомобилей (как говорилось выше, сюда входят как настоящие спорткары, так и «подогретые» версии стандартных моделей, например Хонда Интегра, Цивик, Рено Клио и др. ), а также в роли межосевого (очень редко межколёсного) дифференциала в автомобилях повышенной проходимости «паркетного» типа и внедорожники со средними возможностями.

Червячный самоблокирующийся дифференциал — что это такое?

Этот тип блокировки гарантирует автоматическую блокировку исходя из разности, так сказать крутящих моментов, которые на корпусе и полуоси, то есть на приводном вале. Когда начинает проскальзывать колесо, что сопровождается падением крутящего момента, то блокируется червячный дифференциал и перераспределяет тягу мотора на свободное колесо, считай на колесо с лучшим сцеплением. А сама величина коэффициента блокировки при этом частичная, и эта величина всегда прямо зависит от степени уменьшения, падения крутящего момента.

Ярчайшим примером среди конструкций червячных дифференциалов считаются дифференциал Torsen, от сокращенного понятия Torque Sensing, что значит чувствительный к крутящему моменту, и самоблок Quaife — Куайф. Конструкция данных дифференциалов включает планетарный редуктор, который состоит из ведомых или полуосевых шестерен червячного типа, и ведущих, то есть сателлитов. Сателлиты устанавливаются как параллельно полуосям, как во всех Куайф, и модели Торсен Т-2, так и по отношению к полуосям перпендикулярно – как в торсеновской модели Т-1. Торсен является основой трансмиссий легендарных Кваттро от Ауди, начиная от модели А4 и его горячих производных, заканчивая люкс-внедорожником Ку7. Не оснащаются разве Торсенами разве что полноприводники-модели А1 и А3, соплатформенники бюджетных Фольксвагенов, Сеатов и Шкод.

Отличительной чертой червячной шестерни является то, что она приводит во вращение другие шестерни, а сама при этом вращаться от других шестерен не может. В этот момент, говоря простым языком, расклинивается червячная шестерня. Данное свойство и является основой работы частичной блокировки червячных дифференциалов.

Червячные «самоблоки» нашли широкое применение как в качестве межколесных дифференциалов, так и межосевых.

• < Назад
• Вперёд >

Для чего нужна блокировка дифференциала?

Для чего нужна блокировка дифференциала.

Блокировка дифференциала является одним из самых эффективных способов повышения проходимости колесной машины. В любом автомобиле, предназначенном для эксплуатации на бездорожье и имеющем межосевой дифференциал, конструкторы обязательно вводят механизм его блокировки. Иногда машину оснащают механизмом, блокирующим межколесный дифференциал заднего моста, и крайне редко – блокирующим дифференциал переднего моста (и на то есть серьезные причины).
Блокировка дифференциала, как любое техническое решение, имеет свои достоинства и недостатки. Чтобы разобраться, в каких случаях требуется использовать блокировку, а в каких ее использовать нельзя, нужно для начала понять принципы, на которых основано ее действие, и разобраться, что же меняется при блокировании этого таинственного механизма силового привода автомобиля, имя которому дифференциал.

Как оно работает (немного упрощенно).

Попробуйте зимой прыгнуть в длину с места. Вы расставляете ноги на ширину плеч, сгибаете их в коленях, переносите центр тяжести вперед, отталкиваетесь и… ничего не происходит.
Оказывается, ваша правая нога случайно оказалась на скользком льду, в то время как левая на сухом асфальте. Из-за этого хороший прыжок не получился: правая нога проскользнула назад, и от неожиданности вы не успели вложить всю «толчковую» силу в левую ногу. Итог комичен: ноги разъехались взад-вперед и вы чуть не упали.
Как же поступить в данных обстоятельствах, чтобы обеспечить ногам возможность хорошо оттолкнуться?
Очень просто, нужно связать их между собой, например, стянуть широким ремнем. Теперь две ноги превратились как бы в одну толчковую ногу, будут работать совместно, и максимально используют для развития силы толчка силу своего сцепления с опорной поверхностью. Точно такой же процесс происходит при взаимодействии ведущих колес автомобиля с дорогой.
Представим, что условный заднеприводный автомобиль случайно остановился так, что его правое колесо попало на лед, а левое находится на асфальте. Как известно, обычный межосевой дифференциал малого трения, находящийся в заднем мосту, всегда подводит к колесам равное усилие (окружную силу). Правое колесо на льду не может оттолкнуться от опорной поверхности с большой силой, сцепление недостаточное. Из-за этого дифференциал не может подвести к нему большую силу, это физически невозможно. А раз так, то он и к левому колесу, находящемуся на асфальте, подведет такую же низкую силу, как и к колесу на льду. Он выровняет усилия, распределяемые между колесами, «ориентируясь» на правое колесо. Из-за этого автомобиль сдвинется с места медленно и с пробуксовкой правого колеса, его колеса «разъедутся» и не смогут использовать для хорошего «толчка» имеющуюся силу сцепления левого колеса, которая в данных конкретных условиях будет по значению примерно в семь раз выше, чем у правого. Но из-за свойства дифференциала «делить поровну» левое колесо использует для создания тяговой силы (силы, толкающей автомобиль вперед) лишь 1/7 часть силы своего сцепления с асфальтом. Проще говоря, оно бы могло оттолкнуться в 7 раз мощнее, но дифференциал не подвел к нему достаточную силу, чтобы это сделать.
Значит нужно, как и при прыжке человека с места, крепко связать колеса между собой, чтобы они вращались или буксовали совместно, словно единое колесо.
Для этой задачи применяют специальный механизм, который не дает вращаться шестерням дифференциала, блокирует их и связывает два колеса между собой жесткой связью, обеспечивая их постоянное вращение с равным числом оборотов. Он называется «механизм блокировки (отключения) дифференциала», или в просторечье – блокировкой. Заблокированный (выключенный) дифференциал не имеет возможности выравнивать усилие между колесами, они становятся связанными между собой единой осью, в результате к каждому из них через детали силового привода может быть подведена максимально возможная сила, предельное значение которой будет определяться силой сцепления каждого из колес с опорной поверхностью. Где сцепление лучше – туда и будет приложена большая сила.
Основная цель блокировки дифференциала – обеспечение ведущим колесам возможности полного использования силы сцепления с опорной поверхностью для создания тяговой силы, необходимой для поступательного движения автомобиля.
Механизмы блокировки дифференциалов могут быть самых различных конструкций, но их задача одинакова: связать ведущие колеса между собой, обеспечивая их нераздельное вращение.

Когда нужно блокировать дифференциал (включать блокировку).

Из вышеизложенного очевидно, что наибольшая эффективность от блокировки дифференциала проявляется в условиях, когда имеется существенная разность в величинах сил сцепления колес, между которыми он установлен. Сила сцепления определяется произведением части от общего веса автомобиля, приходящегося на колесо, и коэффициента сцепления шины с дорогой. Отсюда очевидно, что наибольшая эффективность от блокировки межколесного дифференциала будет в случаях полного отрыва колеса от опорной поверхности, что иногда возникает при проезде через гребневые препятствия (т.н. «диагональное вывешивание). Также блокирование существенно повышает проходимость при неравномерно распределенном между колесами моста весе, например, когда колеса одной стороны сползли в глубокую глинистую колею, а другой – идут выше по сухой поверхности, или при строгании машины от обочины, когда колеса одной стороны находятся на скользкой поверхности, а другой – на асфальте. Соответственно чем меньше разница сил сцепления колес моста, тем меньше польза от блокирования дифференциала.
Блокирование межосевого дифференциала необходимо при существенной разнице сил сцепления колес переднего и заднего мостов, например, когда при развороте машины одно из колес заднего моста заехало в канаву с водой (или на мокрый суглинок), в то время как другие колеса находятся на сухой поверхности. Или при строгании с места в условиях бездорожья, когда хотя бы одно из колес имеет плохое сцепление с грунтом, поскольку суммарная тяговая сила всех 4-х колес автомобиля при незаблокированном симметричном межосевом дифференциале равна учетверенному значению тяговой силы колеса, имеющего самое низкое сцепление. Стоит забуксовать лишь одному колесу, и тяговая сила остальных трех резко снизится.
Другим случаем является движение на крутой подъем, когда вес между мостами автомобиля распределен неравномерно.
Тяжело свести вместе все ситуации, да и не имеет смысла. Проще руководствоваться нехитрым правилом: ПЕРЕД тем, как съехать на бездорожье, нужно заблокировать межосевой дифференциал. Если предполагается преодоление участка тяжелого бездорожья, нужно заранее заблокировать задний межколесный дифференциал.
Передний межколесный дифференциал нужно блокировать (если есть такая возможность) в исключительных случаях и только при прямолинейном движении.
Также очевидна необходимость блокировки дифференциалов при попытке выйти из засады, когда автомобиль уже застрял.
Необходимо осознавать, что блокирование дифференциала не увеличивает силу сцепления колеса с дорогой, а лишь предоставляет возможность колесу полностью использовать эту силу для создания тягового усилия. Силу сцепления колеса с деформируемым грунтом можно увеличить лишь применением шины с внедорожным протектором; снижением давления воздуха в шине; надеванием цепи противоскольжения; подкладыванием под колесо различных предметов с высокими фрикционными свойствами, а также увеличив вес, приходящийся на колесо (последний способ наименее эффективен).
Нужно понимать, что наличие в ведущих мостах механизмов блокировок дифференциалов не превратит автомобиль в вездеход, который с легкостью пройдет по любому бездорожью. Блокировка дифференциала есть лишь один из многочисленных способов повышения проходимости, и если на ведущем мосту автомобиля, укомплектованного штатной «всесезонкой», будут буксовать два колеса, этот вовсе не означает, что тяговая сила моста будет в два раза выше по сравнению с буксованием только одного колеса.
Залогом хорошей проходимости автомобиля прежде всего является наличие специализированных внедорожных шин, большой дорожный просвет и иные показатели профильной проходимости, а также конструкция подвески, обеспечивающая большие ходы колес.

Недостатки блокировок дифференциалов.

Путь, по которому идет автомобиль на бездорожье, имеет кривизну в плане и профиле, обусловленную изменением траектории движения, задаваемой рулевым управлением, и неровностями волнистого характера, то есть буграми и впадинами. Из-за этого каждое из колес моста за одну единицу времени проходит разный путь, следовательно, одно из колес на одном временном промежутке должно вращаться с большим (меньшим) числом оборотов, чем другое. Особенно сильно данное скоростное (кинематическое) несоответствие проявляется при движении машины по кривой малого радиуса. В этом случае внутреннее (по отношению к центру поворота) колесо будет проходить путь значительно меньший, чем наружное, следовательно, за одну единицу времени наружное колесо должно вращаться с большей угловой скоростью, чем вращается внутреннее. Данную потребность разрешает межколесный дифференциал, который обеспечивает возможность вращения полуосевых шестерней и полуосей, связанным с колесами, с разным числом оборотов.
При блокировании дифференциала между колесами возникает жесткая кинематическая зависимость: они могут вращаться только с равным числом оборотов. Из-за этого при движении на кривой малого радиуса наружное колесо может начать проскальзывать по опорной поверхности (идти юзом), а внутреннее работать с пробуксовкой, излишне закапываясь в грунт. То есть наружное колесо будет работать в тормозном режиме, тормозить движение, а вся тяговая сила моста будет развиваться внутренним колесом. Это обстоятельство повлечет снижение проходимости, особенно при движении по грунтам, крепким в верхнем слое, но слабым в нижнем, например, по дерновому (покрытому травой) лугу, просохшему после дождей верхнему слою суглинка (при раскисшем нижнем слое) и т.д. Внутреннее колесо будет срывать твердый слой и закапываться в грунт.
Чтобы в этом примере оба колеса работали в ведущем режиме, необходимо, чтобы внутренне колесо вращалось со значительной пробуксовкой, тогда и наружное колесо сможет развить тяговую силу. Но пробуксовка колеса на бездорожье в большинстве случаев больше вредит, чем помогает: с одной стороны, это способствует лучшему самоочищению протектора, с другой – углубляет колею, увеличивая силу сопротивления качению, которая на слабых грунтах и без того немалая. А увеличение глубины колеи может привести к тому, что за гребень, образующийся между колесами, начнет цеплять и тормозить движение низко расположенная деталь автомобиля, например картер моста или нижний рычаг подвески.
И по-хорошему, при поворотах малого радиуса нужно бы блокировку выключить, чтобы дать дифференциалу возможность развязать колеса (или ведущие мосты). Вот только не всегда это возможно на ходу, да и внедорожная ситуация может неожиданно поменяться и потребовать быстрого включения механизма блокировки. Поэтому обычно уж если начал движение с заблокированным межосевым и задним межколесным дифференциалами, так и шуруй, пока не застрянешь или не выедешь на твердую поверхность.

Особенно остро данный недостаток применения блокировки при поворотах сказывается при блокировании дифференциала переднего моста. Стоит слегка повернуть руль, как наружное колесо тут же начнет тормозить движение машины, то есть пользы для проходимости не будет. К тому же это вызовет возникновение момента сопротивления повороту, машина будет стремиться идти прямо, несмотря на повернутые в сторону колеса. А это уже опасно и в некоторых случаях может повлечь наезд на твердые предметы, которые водитель вполне мог бы и объехать. Вот одна из причин, по которой автомобили повышенной проходимости, предназначенные для любительского использования, никогда штатно не оснащаются блокировкой дифференциала переднего моста. Одна, но не самая главная.
После блокирования дифференциала резко увеличиваются знакопеременные нагрузки, воздействующие на детали силового привода автомобиля. Это и является основным недостатком применения данного технического решения. Как уже говорилось выше, поверхность, по которой идут колеса, имеет неровности волнистого характера. И когда одно из колес наезжает на бугор (или попадает в яму), его угловая скорость должна за доли секунды прирасти, то есть стать значительно больше, чем у другого колеса, которое в это время идет по ровной поверхности. Но если дифференциал заблокирован, то на колесе, попавшем на неровность, резко возникнет тормозной момент, что вызовет существенные нагрузки на силовой привод — полуоси и шестерни дифференциала. А самые большие нагрузки возникнут на криволинейном участке пути, когда наружное колесо будет стремиться идти юзом, и вся тяговая сила ведущего моста будет создаваться внутренним колесом. Несмотря на то, что дифференциал заблокирован, его шестерни продолжают передавать крутящий момент (усилие) от корпуса к полуосям. Резко возникающие излишние нагрузки могут привести к поломкам зубьев сателлитов или полуосевых шестерней, и как следствие – выходу из строя всего механизма. А их осколки быстро выведут из строя шестерни главной передачи, поскольку эти детали находятся в едином картере. Также может сломаться подвижная муфта механизма блокировки. Но чаще ломаются полуоси, если конструктор умный, то он намеренно ослабит их прочность, поскольку полуось является самой недорогой и легко заменяющейся деталью и может выполнять функцию предохранителя от поломок других деталей силового привода ведущего моста.
При движении внедорожника, укомплектованного обычными универсальными шинами в условиях низкого сцепления колес с дорогой, например, по суглинкам или на снегу, высокие разрушающие нагрузки не возникают. В этом случае колеса при заблокированном дифференциале могут компенсировать разницу в угловых скоростях путем проскальзывания или пробуксовки, что несложно, так как сила их сцепления с опорной поверхностью относительно невелика. Но после установки специализированной грязевой шины с высокими грунтозацепами сила сцепления протектора с грунтом увеличивается в несколько раз, и соответственно увеличиваются разрушающие нагрузки, воздействующие на детали силового привода при блокировании дифференциала.
Наибольший риск поломки возникает при движении машины с заблокированным дифференциалом заднего моста вверх на каменистый подъем. В этом случае большая часть веса автомобиля приходится на заднюю ось, и если одно из задних колес окажется в условиях низкого сцепления с поверхностью или вывесится, то почти вся тяговая сила, необходимая для движения автомобиля, будет развиваться другим задним колесом, которое прижато большим весом и имеет большую силу сцепления с грунтом. Из-за этого на связанную с ним полуось и полуосевую шестерню может приложиться существенная силовая нагрузка, по значению выше расчетной, что неизбежно приведет к поломке полуоси.

Одним словом, надо помнить, что блокирование заднего межколесного дифференциала (и уж тем более переднего межколесного) резко увеличивает вероятность поломки деталей силового привода автомобиля. И пользоваться блокировкой только в тех случаях, когда это действительно необходимо, и только на слабых грунтах.
Ну и последним недостатком механизмов блокировки дифференциалов является не автоматичность их действия. Водитель часто забывает заранее включить блокировку, и что самое неприятное – забывает ее выключить (разблокировать дифференциал) при выезде на грунтовую или асфальтовую дорогу. Именно по этой причине на многих машинах повышенной проходимости блокировку дифференциала заднего моста можно включить только при переходе на понижающую передачу раздаточной коробки. Таким способом конструкторы частично подстраховали водителя от ошибки, ведь понижающей передачей пользуются исключительно при движении на бездорожье, следовательно, раз она не используется, то и нет нужды в блокировании межколесного дифференциала. И соответственно при выезде на твердую дорогу водитель тут же перейдет на повышенную (прямую) передачу раздаточной коробки, и блокировка межколесного дифференциала автоматически отключится.
На автомобилях, предусмотренных для профессионального использования, так не делают, полагая, что подготовленный шофер хорошо знает, какие отрицательные последствия влечет блокирование межколесных дифференциалов и использует данное средство повышения проходимости более осмотрительно. А чтобы он не забыл, что тот или иной дифференциал заблокирован, на кнопке, включающей механизм блокировки, или на щитке приборов обязательно устанавливается лампочка-индикатор.
И если в ваши руки попал такой профессиональный внедорожник, оснащенный механизмами блокировок всех трех дифференциалов (или двух межколесных при отсутствии межосевого), при их использовании нужно быть очень внимательным и не забывать отключать блокировку при выезде на сухую дорогу.
А можно сделать так, чтобы блокирование (разблокирование) дифференциала происходило автоматически, без участия водителя?
Можно.
Первые механизмы, автоматически блокирующие/разблокирующие дифференциал применялись в тракторах с колесной формулой 4х2. Так как блокированный привод ведущего моста улучшает тяговые свойства, но ухудшает маневренность трактора, а повороты обязательны в конце гона при выполнении любой полевой работы, то возникала необходимость при каждом повороте выключать блокировку и при выходе из него включать ее вновь. Чтобы облегчить труд механизатора конструкторы предусмотрели гидравлическую систему, которая была связана с рулевым управлением и при повороте управляемых колес на заданный угол автоматически разблокировала дифференциал заднего моста, а при возврате колес в прямолинейное положение блокировала его. Иногда отключение блокировки связывали с подъемом навесного орудия в конце гона при повороте.
Позже автоматизация процесса блокировки дифференциалов нашла применение и в автомобилестроении. Например, в некоторых моделях «Джип Чироки» и «Джип Гранд Чироки» применялся так называемый «героторный» дифференциал, устанавливаемый в ведущих мостах. Если одно из колес моста начинало вращаться быстрее, чем другое колесо, специальный масляный насос приводил в движение поршень, который сжимал пакет блокирующих дисков. В результате дифференциал за доли секунды (по утверждению фирмы-разработчика) полностью блокировался и колеса буксовали совместно. А при выравнивании угловых скоростей давление масла падало, поршень прекращал давить на диски и дифференциал разблокировался. И что самое главное, этот процесс происходил механически, без всякого участия капризной электроники.
Схожее техническое решение использует фирма «Мерседес» в межосевых дифференциалах некоторых выпускаемых автомобилей. Только исполнительный механизм, блокирующий с помощью пакета дисков дифференциал, управляется электронной системой управления, получающей сигналы от датчиков скорости.
Эти способы блокировки дифференциалов тоже имеют свои недостатки: большую себестоимость, сложность конструкции привода механизма, большое число деталей, обеспечивающих блокировку, а также то, что невозможно заранее принудительно заблокировать дифференциал и сделать так, чтобы он надолго оставался в заблокированном положении.
Словом, что бы инженеры не делали, всегда найдется недовольный водитель.
А когда-то давным-давно конструкторы пошли по иному пути: вместо того, чтобы разрабатывать механизмы принудительной блокировки дифференциалов, они стали проектировать дифференциалы повышенного трения (самоблокирующиеся). Некоторые из этих механизмов по блокирующим свойствам не уступают «жесткой» блокировке и работают автоматически без участия водителя. И самое главное – блокирующий момент в них возникает не тогда, когда одно из колес начинает буксовать, а еще до этого, заранее.
Но и они имеют ряд недостатков.
Например, дифференциалы с высокими блокирующими свойствами (высоким коэффициентом блокировки) аналогично механизму принудительной блокировки будут препятствовать вращению колес с разным числом оборотов на кривой (при прохождении поворота), из-за чего одно из колес может начать тормозить движение (юзить), в то же время другое будет работать со значительной пробуксовкой. А в случае отрыва одного из колес ведущего моста от опорной поверхности они не могут создать в дифференциале достаточный блокирующий момент (в этой ситуации помогает частичное затормаживание колес тормозными колодками).
Кроме того, в некоторых режимах движения они будут ухудшать управляемость автомобиля на шоссе, вызывая повышенный износ механизмов силового привода и шин.
А дифференциалы с низкими блокирующими свойствами (низким коэффициентом блокировки) хоть и не будут сильно препятствовать независимому вращению ведущих колес, но аналогично обычному дифференциалу не обеспечат им на бездорожье возможности полностью использовать силу сцепления с грунтом для создания тяговой силы.
По хорошему, требовалось создать такой дифференциальный механизм, который на бездорожье обеспечил бы раздельное вращение колес, но при этом подводил бы к каждому из них такой по величине крутящий момент, чтобы оно работало с минимальной пробуксовкой и полностью использовало силу сцепления с опорной поверхностью. Да еще сделал бы так, чтобы колесо, которое по условиям движения должно вращаться быстрее, не влияло на угловую скорость другого колеса, то есть не раскручивало его (или не тормозило) через дифференциал.
Задача полного удовлетворения вышеперечисленных и во многом противоречащих друг другу требований труднодостижима. Основная сложность заключается в том, что величина силы сцепления ведущих колес ежесекундно меняется, и чтобы точно регулировать усилие, подводимое к каждому из них, необходимо не только предусмотреть индивидуальный колесный привод, но и обеспечить наличие многочисленных контрольных и исполнительных устройств, которые будут отслеживать работу колес и ежесекундно корректировать величину подводимой к ним силы, приводя ее в соответствие к быстро меняющимися дорожным условиям. Но реализовать в металле конструктивное решение, обеспечивающее выполнение столь трудных задач, пока еще не удалось. Наиболее близки к этому трансмиссии, в которых используются механизмы индивидуального привода колес, основанные на гидрообъемных или электрических передачах, объединенные в комплексе с многочисленными следящими и управляющими устройствами. Но это решение слишком сложно и дорого.
Поэтому на сегодняшний день для тяжелого бездорожья, где нередки случаи преодоления автомобилем гребневых препятствий, наиболее эффективным считается механизм принудительной блокировки дифференциала. А на умеренном бездорожье эффективнее самоблокирующиеся дифференциалы с коэффициентом блокировки (как отношение большего момента к меньшему) около 6.
В давние годы советский конструктор Игорь Владимирович Гринченко сделал один интересный вывод, относящейся к гидромеханическим (автоматическим) коробкам перемены передач:
«Существующее мнение о том, что гидромеханические передачи повышают проходимость автомобиля, так как обеспечивают плавное трогание с места и работу двигателя даже в самых неблагоприятных условиях, а также гасят возникающие в трансмиссии колебания, принципиально правильно, но опыт показывает, что практически улучшение проходимости в результате применения гидромеханической коробки передач незначительно, что гораздо большее влияние оказывает квалификация водителя…»
Развивая эту мысль, хочу сделать итоговый вывод: механизм блокировки дифференциала в руках опытного водителя, понимающего все особенности его использования, может превратиться в эффективное средство повышения проходимости автомобиля. А неопытному водителю лишь поможет быстрее закопаться в грунт и посадить свой внедорожник на мосты, или что гораздо хуже – поломать детали силового привода, которые хоть и железные, но тем не менее тоже имеют определенный запас прочности.
Получилась неплохая техническая статья, и наверное правильно будет поставить внизу свою подпись, чтобы читатель знал, кого следует ругать, если что-то изложено неверно.

Автор: Лев Тюрин
Новогорск, октябрь 2010

Источник https://www.pickupclub.ru/forum/

Червячные самоблокирующиеся дифференциалы

Червячный самоблокирующийся дифференциал

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

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

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

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

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

Самоблокирующийся червячный дифференциал типа «Квайф»

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

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

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

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

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

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

Винтовая, или «червячная» блокировка мостов

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

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

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

Самоблокирующиеся дифференциалы «Квайф»

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

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

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

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

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

Так обеспечиваются разные угловые скорости колес в повороте.

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

Самоблокирующиеся дифференциалы «Торсен»

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

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

Эта «цепочка» позволяет колесам вращаться с разной скоростью.

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

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

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

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

дифференциальных вопросов | Дифференциалы западного побережья

Передаточное число дифференциала, положения и шкафчики

Вопросы по дифференциалам

Ниже приведены некоторые из наиболее распространенных вопросов по дифференциалам, которые мы получаем. Наши специалисты по дифференциалам готовы ответить на ваши вопросы по осям и дифференциалам с понедельника по пятницу с 8:00 до 17:00 по стандартному тихоокеанскому времени.

Какое передаточное число мне нужно?

Дифференциальное передаточное число определяет, сколько раз приводной вал (или шестерня) будет вращаться за каждый оборот колес (или коронной шестерни).Итак, если у вас передаточное число 3,73: 1, ведущий вал поворачивается 3,73 раза за каждый оборот колеса.

Передаточное число рассчитывается путем деления количества зубьев коронной шестерни на количество зубьев ведущей шестерни. Чем выше число, тем ниже передаточное число: передача 5,29 имеет меньшее передаточное число, чем передача 4,10. При более низком передаточном числе приводной вал (и, следовательно, двигатель) поворачивается больше за каждый оборот колеса, передавая на колесо больше мощности и крутящего момента при любой заданной скорости. При движении по бездорожью желательны более низкие передаточные числа.Более высокие передаточные числа лучше подходят для движения по автостраде, поскольку они работают на более низких оборотах и ​​обеспечивают лучшую экономию топлива.

Изменение размера шин влияет на передаточное отношение главной передачи. Переход с 30-дюймовой шины на 35-дюймовую шину изменяет передаточное число главной передачи примерно на 17%. Это может привести к выходу двигателя из «диапазона мощности» и снижению производительности и экономии топлива. Чтобы восстановить производительность, вы должны изменить передаточное число, чтобы компенсировать изменение размера шин. Если у вас изначально была передача 3,07, вам понадобится передаточное число примерно на 17% ниже, например 3.55. Если вы хотите улучшить внедорожные характеристики, вам может потребоваться передаточное число 4,10 или ниже.

Рекомендуемая частота вращения двигателя при скорости на шоссе

• 4 цилиндра : 2200 — 3200
• Цилиндр V6 : 2000 — 3200
• Малый блок : 1800 — 2800
• Большой блок : 1800 — 2600
• Дизель : 1600-2800

Ознакомьтесь с нашими удобными калькуляторами!

Полный перечень передаточных чисел зубчатого колеса и шестерни, доступных для вашего конкретного автомобиля или приложения, можно найти в нашем каталоге запчастей, расположенном в правом верхнем углу этой страницы.

Вернуться к началу

Нужна ли мне позиция или шкафчик?

Открытый дифференциал:

Большинство автомобилей поставляется с завода с «открытым» дифференциалом. Открытый дифференциал предназначен для движения автомобиля, а также позволяет одной шине вращаться быстрее, чем другой. (Во время поворота шина на внешней стороне поворота проходит более длинный путь, чем внутренняя шина) Такая конструкция обеспечивает плавное прохождение поворота без вредного износа шины.В ситуации с низким сцеплением (например: одна шина на грязи или льду) открытый дифференциал будет передавать мощность на шину с наименьшим сцеплением, что приводит к пробуксовке шины и отсутствию движения вперед.

Positractions / Limited-Slips:

Дифференциал с ограниченным скольжением или положением обычно использует муфты той или иной формы, которые связывают дифференциал, обеспечивая сцепление с обеими шинами. Муфты будут в некоторой степени проскальзывать, позволяя шинам поворачиваться на поворотах с разной скоростью. Некоторые дифференциалы повышенного трения более агрессивны, чем другие, а некоторые могут быть настроены или «предварительно нагружены» более или менее агрессивно.Узлы повышенного трения требуют специальной присадки к трансмиссионному маслу и могут дребезжать при повороте. Пакеты сцепления также могут изнашиваться со временем и требовать замены.

Блокировка дифференциалов:

Блокировка дифференциалов бывает разных форм, каждая из которых обеспечивает 100% сцепление с обоими колесами. Дифференциалы с автоматической блокировкой, такие как Detroit Locker или Lockright, не требуют вмешательства водителя. Выбираемые шкафчики, такие как ARB Air Locker, Eaton ELocker и Auburn ECTED, обычно работают как открытый дифференциал, пока водитель не выберет «заблокированный» режим.

Золотники:

Золотник не имеет движущихся частей и в основном превращает оси водителя и пассажира в единый вал оси. Никаких условий для прохождения поворотов не предусмотрено, поэтому стрекот шин неизбежен. Золотники лучше всего подходят только для гоночных приложений.

Полный перечень блоков позиционирования и дифференциалов блокировки, доступных для вашего конкретного автомобиля или приложения, можно найти в нашем каталоге запчастей, расположенном в правом верхнем углу этой страницы.

В начало

Какое у меня передаточное число?

Самый простой способ — использовать идентифицирующие теги, информацию о спецификации или коды RPO.Этот метод подробно описан на нашей странице дифференциальной идентификации. Другой вариант — запросить у местного дилера по VIN-номеру. Все эти методы являются точными при условии, что предыдущий владелец не изменил зубчатое колесо на другое передаточное число.

Если метки отсутствуют или вы подозреваете, что передаточное число могло быть изменено предыдущим владельцем, выполните следующие действия, чтобы определить передаточное отношение: ИЛИ , вы можете открыть дифференциал и подсчитать количество зубьев коронной шестерни и шестерни. механизм.

Первый: Определите, есть ли у вас открытый или блокирующийся дифференциал / положение. (Пропустите этот шаг, если вы уже знаете). Когда трансмиссия находится в нейтральном положении или снят ведущий вал, поднимите оба задних колеса над землей и поверните одно колесо. Если другое колесо вращается в противоположном направлении или не вращается совсем, а карданный вал не вращается, ваш дифференциал открыт или у вас изношено положение. Если обе шины вращаются в одном направлении, у вас есть блокируемый дифференциал, функциональное положение или золотник.

Испытание передаточного числа открытого дифференциала : Поднимите одну сторону и поверните шину на 2 полных оборота, тщательно подсчитывая количество полных оборотов карданного вала или вилки шестерни. Число оборотов карданного вала будет указывать на передаточное отношение зубчатого колеса и шестерни. Например, оборот на 3 ¾ означает, что у вас передаточное число 3,73. СОВЕТ : Удвойте количество оборотов шины и разделите результат на два для более точного результата.

Блокирующий дифференциал или работающий тест положительного передаточного числа : Поднимите домкратом обе стороны и поверните одну шину на 1 полный оборот, тщательно подсчитывая количество полных оборотов карданного вала.Это ваше передаточное число. Другими словами, если ведущий вал поворачивается на 3 ¾ оборота, у вас, вероятно, передаточное число 3,73. СОВЕТ : Удвойте количество оборотов шины и разделите результат на два для более точного результата.

Вернуться к началу

Есть ли у меня шкафчик для одежды или шкафчик?

Переведите коробку передач в нейтральное положение и домкратом оба колеса. Поверните одну шину. Если другая шина вращается в противоположном направлении, у вас открытый дифференциал, а если она вращается в том же направлении, у вас есть позиция или шкафчик.

Ознакомьтесь с нашими продуктами

Дополнительные ресурсы

Разъяснение отличий | CarExpert

При повороте автомобиля внутренние колеса проходят меньшее расстояние, чем внешние. Основная проблема, которую пытается решить дифференциал, — это позволить внешним колесам вращаться быстрее, чем внутренним, и предотвратить их волочение, чтобы не отставать.

Дифференциал состоит из ряда шестерен, соединяющих карданный вал автомобиля (вал, передающий мощность от двигателя) к разделенной оси.Помимо изменения скорости колес, дифференциал также работает для разделения крутящего момента между ними.

В автомобильной сфере стандартный тип дифференциала известен как открытый дифференциал. Однако доступны и другие типы, включая дифференциалы с блокировкой, дифференциалы повышенного трения (LSD) и дифференциалы с вектором крутящего момента, которые будут рассмотрены в отдельной статье.

Открытый дифференциал

Открытый дифференциал — это самый простой тип дифференциала, который сегодня встречается на автомобилях с низкими характеристиками.Он состоит из трех основных компонентов, а именно: внутренняя шестерня , коронная шестерня и ведущая шестерня .

Внутренняя передача включает шестерни, позволяющие колесам автомобиля вращаться с разными скоростями. Вместо сплошной балки, соединяющей колеса, оси разделены на две половины, каждая из которых имеет шестерню. Затем их соединяет другая шестерня, параллельная оси.

Кольцевая шестерня герметизирует узел шестерни с внутренним зацеплением и соединяет его с приводным валом через другую шестерню, известную как ведущая шестерня .

Хотите купить автомобиль для буксировки или для тяжелого бездорожья? Вы можете рассмотреть его передаточное число осей .

Это отношение числа оборотов, которое ведущая шестерня должна сделать за каждый оборот коронной шестерни. Например, передаточное число осей , равное 3: 1 , будет означать, что ведущая шестерня поворачивается 3 раза за 1 оборот коронной шестерни.

Транспортные средства, такие как Jeep Wrangler, а также некоторые автомобили и пикапы (особенно американские варианты, такие как Chevrolet Silverado и Ram 1500) могут предлагать выбор передаточных чисел осей.Чем выше передаточное число, тем больше крутящий момент.

Как показывает опыт, это означает, что автомобили с более высокими передаточными числами (при условии, что все остальное остается неизменным) имеют больший крутящий момент на более низких скоростях и, следовательно, больше подходят для буксировки за счет меньшей экономии топлива и более низкой максимальной скорости.

Помимо способности обеспечивать вращение колес с разной скоростью, основные преимущества открытого дифференциала по сравнению с типами, описанными ниже, заключаются в его меньшем весе, простоте и стоимости изготовления.

Основным недостатком открытого дифференциала является то, что в любой момент он может разделить крутящий момент между колесами только 50/50. Это означает, что крутящий момент по-прежнему передается на колесо без тяги, заставляя его вращаться без движения автомобиля.

Блокировка дифференциала

Блокирующиеся дифференциалы способны «заблокировать» внутреннюю передачу и другие компоненты дифференциального механизма, чтобы колеса вращались на одной оси с одинаковой скоростью.

Блокирующиеся дифференциалы часто используются во внедорожниках, причем основным преимуществом перед открытым аналогом является то, что до 100% доступного крутящего момента может быть направлено на колесо с тяговым усилием.

Для получения дополнительной информации о блокировке дифференциалов см. Более раннюю статью Пола Марика здесь .

Дифференциал повышенного трения (LSD)

Дифференциал повышенного трения призван предложить лучшее из обоих миров, позволяя использовать разные скорости вращения колес по оси, а также передавать большую долю крутящего момента на колесо с большим тяговым усилием.

Три основных типа LSD: механические LSD (на основе муфты), LSD для вязкой жидкости и спиральные / Torsen (с измерением крутящего момента) LSD .

В механическом LSD используется многодисковое сцепление (также известное как многодисковое сцепление ) в сочетании с нажимными кольцами и ведущей шестерней. Если автомобиль ускоряется, ведущая шестерня оказывает усилие на прижимные кольца, что заставляет их блокировать диски сцепления за счет трения, тем самым обеспечивая большее сцепление колес.

В двухстороннем механическом LSD давление также действует при замедлении автомобиля для обеспечения большей устойчивости при торможении.

Электронный LSD (eLSD) — это тип механического LSD, в котором компьютеры (а не механическое усилие от ведущей шестерни) могут управлять взаимодействием между сцеплением и нажимными кольцами для более быстрой реакции на движение автомобиля.

Как следует из названия, вязкие LSD используют вязкую муфту, в которой многодисковое сцепление залито густым маслом (вязкой жидкостью).

Жидкость служит той же цели, что и прижимные кольца в механическом LSD.В случае, если колесо вращается быстрее, чем его аналог (например, на скользкой поверхности), жидкость действует как источник трения, выравнивая скорость вращения обоих колес и воспроизводя эффект заблокированного дифференциала.

Хотя вязкий LSD более плавный в эксплуатации и требует меньшего обслуживания, чем его механический аналог, он не может полностью заблокироваться, чтобы направить 100% крутящего момента на колесо с тягой, так как начальная разница в скорости вращения между колесами требуется для жидкость для функционирования.

Torsen / Helical LSD — это еще один тип LSD, в котором вместо трения через прижимные кольца (которое в конечном итоге потребуется замена) используется набор червячных шестерен, чтобы обеспечить необходимое сопротивление для блокировки внутреннего зубчатого зацепления и, таким образом, распределения крутящего момента между колеса.

Помимо технического обслуживания, основным преимуществом дифференциала Torsen является его отзывчивость. В отличие от механического LSD, работающего по принципу «включено-выключено», червячная передача всегда связана с шестерней внутреннего дифференциала, что значительно улучшает отзывчивость.

Некоторые примеры автомобилей, использующих различные типы LSD, включают Mazda MX-5 (механический LSD в ручном варианте), Nissan 370Z (вязкий LSD) и Ford Mustang (Torsen LSD с высокопроизводительным вариантом 2.3L).

Дифференциальный — Физика автомобиля Pro

Дифференциальный блок состоит из одного входа и двух выходов. Дифференциалы всегда разделяют вход крутящий момент 50% на каждый выход. После этого происходит передача крутящего момента между выходами в зависимости от тип дифференциала и состояние входа и выхода.

Стандартный контроллер автомобиля выставляет дифференциал конфигурация в разделе Трансмиссия.

Блоки дифференциала могут использоваться в любом количестве и в любом сочетании (примеры трансмиссии). Смоделированы все ожидаемые и неожиданные эффекты.

Передаточное число

Передаточное отношение дифференциала на входе к выходу. Технические характеристики автомобилей обычно относятся к это соотношение как Конечное соотношение . Этот параметр является общим для всех дифференциальных типов.

Открыть

Стандартный открытый дифференциал, установленный на большинстве коммерческих автомобилей.

Видео: как работает дифференциал?

Заблокировано

Катушка, заставляющая оба выхода вращаться с одинаковой скоростью, со всеми побочными эффектами.

Заблокированные дифференциалы обычно используются в дрифте. В нормальных ситуациях автомобиль обычно отказываются рулить.

Вязкая

Выходы объединяются в зависимости от параметров.Состояние блокировки и передача крутящего момента зависят от разницы скоростей между обоими выходами.

Предварительный натяг (Нм)

Минимальный крутящий момент, который соединяет оба выхода.

Силовая жесткость (%)

Жесткость муфты между обоими выходами, когда на входе подается прямой крутящий момент (, мощность ). 0.0 — открытый дифференциал. 1.0 — это заблокированный дифференциал.

Береговая жесткость (%)

Жесткость муфты между обоими выходами, когда вход прикладывает обратный крутящий момент ( выбег ).0.0 — открытый дифференциал. 1.0 — это заблокированный дифференциал.

Вязкостной дифференциал можно настроить так, чтобы имитировать открытый дифференциал или, в крайнем случае, золотник, и практически любая комбинация между ними. Примеры:

Тип	Предварительная нагрузка	Power Stiffnes	Береговая жесткость
Открыть	0	0	0
Заблокировано	(любой)	1	1
Коэффициент вязкости по замку (%)	0	% <1	% <1
Вязк. По крутящему моменту (Нм)	крутящий момент	0	0

Пакет сцепления

Состояние блокировки и передача крутящего момента зависят от входного крутящего момента, включающего муфту.Они ведут себя как открытый дифференциал, когда крутящий момент не приложен или один из выходов не имеет сопротивления (т. е. когда колесо поднято).

Дифференциалы в этой категории включают Salisbury, Limited Slip (1-ходовой, 1,5-ходовой, 2-ходовой), Powerflow, Блокировка крутящего момента, VariLock …

Предварительный натяг сцепления (Нм)

Минимальная передача крутящего момента, обеспечиваемая муфтой сцепления. Выходы связаны этим значением.

Пакет сцепления, трение

Коэффициент трения пакета сцепления.

Угол поворота (градусы)

Угол рампы, применяемый, когда на вход поступает прямой крутящий момент (, мощность ).

Угол наклона (градусы)

Угол рампы, применяемый, когда на вход поступает обратный крутящий момент (, выбег, ).

Видео: Работа дифференциала повышенного трения (блок сцепления, углы рампы, 1-ходовой, 2-ходовой, 1,5-ходовой)
Видео: Общие сведения о дифференциале ограниченного скольжения (блок сцепления, предварительная нагрузка)

Смещение крутящего момента

Входной крутящий момент смещен между выходами пропорционально выходу с меньшим сопротивлением.Соотношение определяет, какой крутящий момент может быть смещен на выход с наибольшим сопротивлением. Они ведут себя как открытые дифференциал, когда крутящий момент не приложен или один из выходов не имеет сопротивления.

Дифференциалы в этой категории включают Torsen, Quaife, Truetrac, смещение крутящего момента / определение крутящего момента дифференциалы повышенного трения по передаточному числу дифференциалы …

Предварительный момент затяжки (Нм)

Минимальный крутящий момент для обоих выходов.

Коэффициент мощности (n)

Коэффициент n: 1 крутящего момента, который прикладывается к выходу с наибольшим сопротивлением, когда вход принимает передний крутящий момент ( мощность ).

Передаточное число (n)

Коэффициент n: 1 крутящего момента, который прикладывается к выходу с наибольшим сопротивлением, когда вход принимает обратный крутящий момент (, выбег, ).

Например, дифференциал Torsen 4: 1 можно настроить, установив предварительную нагрузку 0 и оба передаточных числа на 4.

Диагностика дифференциальных эффектов

Лучше всего использовать график вращения колеса Дисплея производительности. составная часть. Он показывает окружную скорость колеса для каждого колеса.Вы можете увидеть разницу скорость между левым и правым ведущими колесами, и сравните, как дифференциал влияет на нее в разные ситуации.

Вот диаграмма для открытого дифференциала при резком ускорении после поворота. Внутренний колесо теряет тягу и снижает ускорение:

Такая же ситуация с дифференциалом пакета сцепления по умолчанию . После минимального скольжения дифференциал блокируется и позволяет обоим ведущим колесам одновременно набирать тягу, обеспечивая лучшее ускорение:

Список литературы

http: // www.taylor-race.com/sites/default/files/understanding_differentials.pdf
http://www.racer.nl/tutorial/differentials.htm
http://www.teamhealeytexas.com/Technical%20Articles/Differentials1.htm
http://www.intothered.dk/simracing/differential.html
http://www.zhome.com/ZCMnL/tech/Torsen/Torsen.htm

Видео

Видео: как работает дифференциал?
Видео: Работа дифференциала повышенного трения (блок сцепления, углы рампы, 1-ходовой, 2-ходовой, 1,5-ходовой)
Видео: Общие сведения о дифференциале повышенного трения (блок сцепления, предварительный натяг)

Дифференциал.Настройки

  пространство имен VehiclePhysics
{
открытый класс Дифференциальный: Блок
    {
    общедоступное перечисление Type {Open, Locked, Viscous, ClutchPack, TorqueBias};

    [Сериализуемый]
    Настройки публичного класса
        {
        // Тип дифференциала

        общедоступный Тип type = Type.Viscous;

        // Передаточное число дифференциала

        [Диапазон (1,12)]
        public float gearRatio = 3,7f;

        // Настройки вязкого типа:
        //
        // Предварительная нагрузка: крутящий момент (Нм), необходимый для вращения шестерен дифференциала
        // Жесткость: коэффициент блокировки (%) между обоими выходами
        //
        // 0.0 = Открытый дифференциал. Нет передачи крутящего момента между выходами.
        // 1.0 = Заблокировано (катушка, ведущая ось). Выходы ведут себя как связанные с жестким стержнем.

        предварительная загрузка публичного поплавка = 0,0f;
        [Диапазон (0,1)]
        public float powerStiffness = 0.2f;
        [Диапазон (0,1)]
        общественный поплавок CoastStiffness = 0.2f;

        // Настройки типа пакета сцепления:
        //
        // Предварительная нагрузка: крутящий момент (Нм), необходимый для вращения шестерен дифференциала
        // clutchPackFriction: отношение мощности к коэффициенту трения пакета сцепления (зависит от количества и состава)
        // powerAngle: угол наклона (º) для режима мощности (~ 30-80º)
        // CoastAngle: угол наклона (º) для режима наката (~ 30-80º)
        //
        // Примечание: значения трения сцепления выше 0.5 и низкие углы рампы (<45) могут заблокировать
        // дифференциал только при инерции колеса (одно колесо поднято). Не очень реалистично.

        public float clutchPreload = 50.0f;
        [Диапазон (0,1)]
        public float clutchPackFriction = 0.4f;
        [Диапазон (10,90)]
        public float powerAngle = 45.0f;
        [Диапазон (10,90)]
        общественный поплавок CoastAngle = 80.0f;

        // Настройки смещения крутящего момента:
        //
        // Предварительная нагрузка: крутящий момент (Нм), необходимый для вращения шестерен дифференциала
        // Соотношение: пропорция крутящего момента, который может быть передан с одного выхода на другой.//
        // 1 = 1: 1 Открытый дифференциал. Оба выхода получают меньший момент сопротивления.
        // 2 = смещение крутящего момента 2: 1. До двух раз больше крутящего момента выхода с наименьшим сопротивлением
        // можно перевести на выход с максимальным сопротивлением. Разделение крутящего момента 66% - 33%.
        // 5 = смещение крутящего момента 5: 1. Разделение крутящего момента увеличивается до 20% - 80%
        // Это дифференциал Торсена (5: 1).

        Public Float TorquePreload = 0,0f;
        [Диапазон (1,10)]
        public float powerRatio = 5.0f;
        [Диапазон (1,10)]
        public float CoastRatio = 5.0f;
        }
    }
}

  

Часть 2 - Дифференциалы повышенного трения - Дорожные и гоночные трансмиссии

На характеристики блокировки пластинчатых LSD влияет ряд других факторов. Например, фрикционные материалы пластины, характеристики тарельчатой ​​шайбы и количество сопрягаемых поверхностей пластины. Внешние факторы, такие как вес автомобиля, распределение веса, тяговое усилие шин и мощность двигателя, также влияют на то, насколько хорошо блокируется дифференциал.Например, маломощный, легкий переднеприводный автомобиль на гравии не так эффективно блокирует LSD, предназначенный для тяжелого заднеприводного тягача.

Некоторые LSD относятся к процентной блокировке, обычно это блокировка от 100% до 25%. К сожалению, эта цифра сбивает с толку и не имеет отношения к современным ЛСД. ZF положила начало этой тенденции, поскольку они не хотели раскрывать углы рампы в транспортных средствах, поскольку это было коммерческой тайной. Вместо этого они опубликовали процентную ставку, чтобы показать, насколько они агрессивны.Этот процент относится как к ускорению, так и к замедлению, поскольку рампы равны. Современные LSD способны полностью заблокироваться, если это необходимо, и обычно имеют неровные пандусы. Это делает показатель% блокировки бесполезным в качестве инструмента сравнения.

LSD с покрытием предлагают огромную гибкость и могут быть настроены в соответствии с вашим автомобилем, обеспечивая агрессивность, необходимую для мощности, и стабильность при торможении. Для более мощных транспортных средств и транспортных средств, склонных к подъемным колесам, пластинчатые LSD значительно выигрывают, поскольку весь крутящий момент может передаваться на колесо с захватом.Эта блокировка по требованию дает водителю полный контроль, повышая уверенность и сокращая время прохождения круга. В автоспорте LSD с гальваническим покрытием значительно улучшают характеристики и управляемость. Дорожные автомобили также выигрывают от плакированных LSD, поскольку они позволяют передавать больший крутящий момент на дорогу и улучшают контроль над транспортным средством.

Электронные дифференциалы с векторизацией крутящего момента

Дифференциалы с векторизацией крутящего момента, возможно, являются наиболее сложным типом дифференциалов. Они основаны на использовании датчиков современного транспортного средства для точного расчета, сколько крутящего момента должно поступать на каждое колесо или каждую ось.Используя такую ​​информацию, как: индивидуальная скорость колеса, положение дроссельной заслонки / тормоза, угол поворота, поперечная / продольная сила G, компьютер вычисляет, какой крутящий момент передать на каждое колесо, чтобы повысить скорость поворота.

Поскольку это очень сложный тип дифференциала, его обычно можно приобрести только непосредственно у производителя. Каждый производитель немного отличается по своей реализации, но при обнаружении пробуксовки крутящий момент уменьшается на это колесо, позволяя передавать больший крутящий момент на колеса с захватом.Тот же процесс происходит, когда компьютер чувствует, что машина должна более или менее агрессивно проходить повороты, в результате чего вы можете сделать поворот быстрее. По прямой линии они позволяют более точно передавать крутящий момент на каждое колесо, увеличивая мощность, которую вы можете подавить.

В современных автомобилях обычно используется векторизация крутящего момента между передней и задней осями. На некоторых полноприводных автомобилях они запрограммированы на передний привод для экономии топлива и задействуют заднюю ось только при обнаружении пробуксовки колес.Компьютер реагирует так быстро, что водитель даже не замечает, что колеса начали вращаться. Другие автомобили явно более смещены назад, например, Nissan GT-R может передавать 98% мощности сзади, но только максимум 50% вперед.

У электронных систем вектора крутящего момента не так много недостатков, однако их самая большая проблема - это стоимость ремонта, если что-то пойдет не так. Сложные компьютерные микросхемы, датчики, гидроприводы и т. Д. Дорого ремонтировать.При серьезной модификации автомобиля заводская установка вектора крутящего момента может не реагировать так, как вы хотите, поскольку не учитывает модификации, что может снизить производительность. Единственная другая причина, по которой вы можете захотеть удалить систему вектора крутящего момента и установить традиционный LSD, связана с личными предпочтениями. Некоторым людям просто не нравится принцип работы вектора крутящего момента, и они могут найти его слишком агрессивным или недостаточно агрессивным.

Электронные дифференциалы на основе тормозов

Электронные дифференциалы на основе тормозов не являются настоящими дифференциалами повышенного трения, однако они основаны на той же технологии, что и дифференциалы с векторизацией крутящего момента.Вместо того, чтобы уменьшать крутящий момент на вращающемся колесе, тормоз используется для его замедления. Поскольку дифференциал является стандартным открытым дифференциалом, когда на вращающееся колесо прикладывается тормоз, возникает ложное ощущение сцепления с дорогой, позволяя передавать равное количество крутящего момента на колесо с захватом. Хотя это устраняет некоторые недостатки открытого дифференциала, тормозимое колесо все же не передает этот крутящий момент на землю.

По сравнению с дифференциалом с векторизацией крутящего момента, дифференциалы на основе тормозов уменьшают мощность и не так эффективны.Однако они лучше, чем открытые дифференциалы, и могут быть разницей между застреванием в грязи или нет. К счастью, обновление их с помощью ATB - отличный выбор, значительно улучшающий их производительность. ATB очень хорошо работает с LSD на основе тормозов, так как к прялке нужно приложить лишь небольшое тормозное усилие, чтобы передать большой крутящий момент на колесо с захватом.

Другие LSD

Существуют и другие типы дифференциалов повышенного трения, которые не часто используются из-за их устаревшей конструкции.К ним относятся кулачок и собачка, шкафчик Detroit и дифференциал с фиксированным значением.

Как понижающие передачи и блокираторы влияют на ваш 4x4

Если вы новичок в использовании четырехколесных транспортных средств, то, вероятно, слышали о переключении передач и добавлении шкафчиков. Если вы представили, как переключаете трансмиссию с блокировками в кровати, мы говорим не об этом. Четырехколесные механизмы и рундуки могут превратить ваш грузовик с нуля на героя так же, как подвеска и шины.

В нашем '79 F-150 BluFerd мы недавно заменили 3.Передаточное число осей 50 с открытыми дифференциалами до 4.56s с Detroit Lockers Изменения были огромными на бездорожье, как хорошими, так и плохими на дороге. Вот как мы это сделали, что это значит и что мы обнаружили.

Основы нижней передачи
Осевые агрегаты имеют внутри зубчатое колесо с зубчатым венцом, которое преобразует вращение приводного вала во вращение полуоси, в основном совершая поворот на 90 градусов. Ведущая шестерня со стороны приводного вала имеет зубья, которые входят в зацепление и приводят в движение коронную шестерню со стороны полуоси.Отношение зубьев шестерни к зубьям коронной шестерни - это передаточное число.

При сборке полноприводного автомобиля с шинами большего размера мы рекомендуем использовать другое передаточное число, так как это поможет двигателю поворачивать большие и тяжелые шины. Мы часто рекомендуем переходить на более низкую передачу, т.е. на передачу, которая обеспечивает большее увеличение крутящего момента, как при переключении на более низкую передачу в вашей трансмиссии. Однако под более низким мы на самом деле подразумеваем более высокое числовое соотношение. Например, 4,56: 1 считается ниже 3.50: 1. Просто помните, что более низкие передачи - это более высокие числа. Чтобы лучше понять это, представьте, что ваш двигатель вкладывает определенное количество крутящего момента в каждое вращение приводного вала, а передаточное число умножает этот крутящий момент на каждый оборот шины. Если одно вращение приводного вала составляет 100 фунт-футов, то нижняя коронная шестерня 4,56 теперь дает 456 фунт-футов для поворота шины только один раз по сравнению с более высокой передачей 3,50, которая показывала только 350 фунт-футов.

Основы шкафчика
Одновременно с переключением передач мы часто рекомендуем переход с открытых дифференциалов на блокировку дифференциалов или каких-либо блокировок.Балка осевого дифференциала позволяет внутренним и внешним шинам поворачиваться с разной скоростью (отсюда и название дифференциал) при повороте. Каждый из них следует своей дуге / треку. Этот дифференциал обычно называют «открытым», что означает, что он передает мощность на колесо с наименьшим тяговым усилием. Из-за этого у большинства полноприводных автомобилей есть только два колеса, фактически движущихся по бездорожью, и если одно переднее и одно заднее колесо не имеют тяги одновременно, грузовик перестает двигаться вперед. Вот почему мы рекомендуем шкафчики, которые соединяют оба полуоси вместе для обеспечения лучшего движения вперед.

Шкафчики бывают разных стилей: автоматические шкафчики, выбираемые шкафчики и катушки. У всех есть простая задача - передать мощность одинаково на оба колеса на концах полуосей. Два термина, которые могут вас смутить, - это блокировка центрального дифференциала и блокировка ступиц. Это части раздаточной коробки и ступиц переднего моста соответственно - ни то, ни другое не имеет значения для этой истории. Наши наиболее рекомендуемые типы шкафчиков - это автоматические шкафчики и шкафчики с возможностью выбора. Ограниченные проскальзывания не являются фиксаторами, поскольку они «ограничены» в распределении мощности на каждое колесо, в то время как катушки имеют нулевую дифференциацию между шинами, что затрудняет поворот транспортного средства, поскольку шины не могут вращаться с разными скоростями.

Пробег и стоимость
Переключение передач и рундуки - не дешевое обновление. Два Детройтских шкафчика обойдутся вам примерно в 1150 долларов; Две коробки передач Superior Axle и установочные комплекты для этих осей будут стоить еще 500 долларов. Плюс труд по установке. Сделать это самостоятельно возможно, но для этого потребуются специальные инструменты, что приведет к еще большим затратам.

Мы также обнаружили другие проблемы при врезании в оси. Оба задних тормоза требовали замены. Изношено ярмо задней шестерни.Требуется замена сальников переднего и заднего моста. Подшипники передней ступицы требовали переупаковки или замены. Проще говоря, установка шестерен и шкафчиков на старом грузовике требует гибкого бюджета, так как вам, возможно, придется получить больше новых деталей, чем планировалось, когда вы откроете эту банку с червями.

Экономия топлива улучшилась и ухудшилась с переключением передач и рулевого механизма, но в основном из-за более низких передач. Перед заменой мы проделали долгую поездку по шоссе, на которой скорость 3.50 составляла 11,4 миль на галлон, а затем отрезок крутых горных подъемов, пробок по городу и тесты на бездорожье, где пробег упал до 7.4 мили на галлон. После переключения передач наш пробег по шоссе значительно упал до 9,2 миль на галлон, поскольку двигатель вращался намного быстрее, чтобы поддерживать скорость на шоссе. Тем не менее, горные, городские и внедорожные участки собрали 11,5 миль на галлон, потому что двигателю приходилось работать меньше, чтобы грузовик двигался и поднимался по крутым подъемам. В среднем, переключение передач на самом деле сэкономит нам топливо, но если вы добираетесь до дальних поездок по шоссе, то более высокие передачи 3,50 или, возможно, 4,10 - лучший вариант для вас - и как раз наоборот, если движение с остановками составляет вашу ежедневную работу. рутина.

Детройтский шкафчик имеет незаслуженную репутацию из-за того, что на улице нехорошо обходятся. На самом деле это обычно происходит из-за неравномерного давления в шинах, которое заставляет внутренние муфты агрессивно блокироваться и разблокироваться при движении по улице. Часто это усугубляется короткой колесной базой и механической коробкой передач. Поддержание равного давления в шинах и одинаковой нагрузки на дороге может значительно снизить печально известную индивидуальность Детройта.

Просмотреть все 6 фото

Определите передаточное число вашей оси

У вас есть ось с неизвестным передаточным числом, которую вы хотите идентифицировать? Хотите точных результатов? Вот простой и абсолютно точный метод, который даст вам результаты на любой заднеприводной оси (или любой передней оси для полноприводной), если рассматриваемая ось приводится в движение карданным валом.Извините, ребята с передним приводом, вам вообще не везет с этим. Это техника для одного человека. Помощники не требуются, хотя они позволяют ускорить подсчет.

Необходимые инструменты:
Мел, мелок или ручка для рисования
Джек
Стенды для Джека

Безопасность:
Я исхожу из общего предположения, что вы уже знаете, как соблюдать все необходимые методы безопасности. Если вы еще не знаете, как делать что-либо, что здесь требуется, безопасно, найдите друга, у которого можно поучиться, или другой источник знаний.Общие правила техники безопасности при работе с автомобилями можно найти в Интернете. Следовательно, работайте на свой страх и риск.

Шагов:

1. Определите, есть ли у вас открытый дифференциал или вспомогательное тягово-сцепное устройство (ограниченное проскальзывание, блокиратор и т. Д.). Вот как это сделать, если вы еще не знаете. Поднимите ось и поставьте обе стороны на стойки так, чтобы оба колеса не касались земли. Оставьте трансмиссию на стоянке или на передаче (ручная). Вращайте одно колесо рукой, наблюдая за противоположным колесом. Если другое колесо легко вращается в противоположном направлении, у вас открытый дифференциал.Если есть сопротивление вращению или нет вращения, у вас есть LSD или шкафчик. Чтобы проверить тяговое усилие, переведите трансмиссию в нейтральное положение, и оба колеса должны вращаться вместе, когда вы поворачиваете одно вручную. На более поздних этапах я отмечу различия между открытой техникой и техникой поддержки тяги.

2. LSD / Locker: оставьте машину на трибунах. Открытый дифференциал: одну покрышку опустите на землю, другую оставьте на подставке.

3. Отметьте шину и карданный вал. Нанесите одну отметку на боковину шины так, чтобы она была хорошо видна, а другую - на карданном валу рядом с осью.Вам нужно будет видеть обоих с того места, где вы работаете, если у вас нет помощника, поэтому они оба должны смотреть лицом к вам. Если у вас большой зазор между колесами и крыльями, часто проще всего начать с отмеченной точки по направлению к земле и использовать деревянный или каменный блок в качестве ориентира. Вы хотите иметь возможность подсчитывать повороты шины с точностью до нескольких дюймов от начальной точки; точнее, чем это, на самом деле не потребуется.

4. Теперь вам нужно будет повернуть шину, считая обороты карданного вала по вашей отметке.Вращение вперед или назад не имеет значения. Поверните шину на 10 оборотов для LSD / Locker, на 20 оборотов для открытого дифференциала. Когда закончите, попробуйте сосчитать ваш последний оборот карданного вала до ближайшей 1/4 оборота.

5. Разделите количество оборотов карданного вала, которое вы посчитали, на 10 (одинаково для LSD / Locker и открытого). Это твое передаточное число.

Примеры:

• Вы определили, что у вашего пикапа открытый дифференциал, поэтому опустите одну шину на землю. Вы поворачиваете шину на 20 оборотов и отсчитываете 35-1 / 2 оборота карданного вала.35,5 / 10 - это 3,55 - стандартное передаточное число для пикапов Ford.
• У вашего автомобиля ограниченное скольжение, поэтому вы оставите обе шины поднятыми. Вы поворачиваете колеса 10 раз и отсчитываете от 27-1 / 4 до 27-1 / 2 оборотов. Это будет 2,73 или 2,75 в зависимости от марки вашей оси и доступных передаточных чисел.

Последнее число для этого метода всегда немного не так, но всегда достаточно близко, так как вы практически никогда не встретите одну ось, у которой есть два различных доступных передаточных числа, которые так близки.Вы всегда можете рассчитывать на то, что первые два числа, такие как 2,7x и 3,5x, будут абсолютно точными, и этого всегда достаточно, чтобы определить точное соотношение, если вы знаете, какое у вас семейство осей. Например, для Ford пример 2,7x будет 2,73, если у вас ось 8,8 ″ или 7,5 ″, или 2,75, если у вас ось 8 ″ или 9 ″.

Я использовал этот метод много раз на протяжении многих лет, так как он мертв и отлично работает независимо от того, есть ли у автомобиля стандартные шестерни или нет; Метки осей полезны только в том случае, если ни один другой предыдущий владелец не решил отказаться.Я также беру с собой мелок каждый раз, когда направляюсь на свалку или для покупки оси по той же причине.

Удачного счета!

Torsen по сравнению с дифференциалом повышенного трения с покрытием. - Решения KMP Drivetrain

• Автор: Гербен Тиммер

• 21 апреля 2020

Время чтения: 8-10 минут

В нашем предыдущем блоге мы объяснили принципы работы дифференциала повышенного трения с пластинами.В этом блоге мы хотели бы объяснить, как работает дифференциал повышенного трения Torsen и чем он отличается от LSD с покрытием, такого как Drexler LSD. В остальной части этого блога предполагается, что читатель знает об обычных открытых дифференциалах и дифференциалах повышенного трения с пластинами.
Дифференциал Torsen и дифференциал повышенного трения с покрытием служат одной и той же цели; всегда сохранять максимально возможный крутящий момент для колес, сохраняя при этом возможность объезжать повороты при обычном вождении.Оба используют трение, но способ создания и использования трения очень разный.

Компоненты Torsen

Torsen, редукторный или косозубый дифференциал не содержит крестообразных шестерен и боковых шестерен, таких как открытый дифференциал или LSD с покрытием. Вместо этого есть червячные передачи (на карданных валах) и червячные колеса, которые соединены с корпусом дифференциала. На конце червячного колеса есть прямозубые шестерни, которые соединяют червячные колеса вместе. Когда автомобиль едет прямо, червячные колеса просто нажимают на червячные шестерни и вращают оба колеса с одинаковой скоростью.Поскольку оба колеса движутся с одинаковой скоростью, червячным колесам нет необходимости вращаться вокруг своей оси.

Как это работает

Torsen работает так же, как открытый дифференциал, когда крутящий момент, прилагаемый к обоим колесам, одинаков. Если одна ось вращается быстрее, она вращает червячную передачу. Эта червячная передача через прямозубые цилиндрические шестерни соединена с червячной шестерней другой оси и заставляет ее вращаться в противоположном направлении, что позволяет обоим колесам вращаться с разной скоростью в поворотах.Внутреннее колесо поворачивается медленнее на ту величину, на которую другое колесо вращается быстрее. Эта разница в скорости продиктована дорогой, но что произойдет, если машина не окажется в повороте?

Иллюстрация Алекса Ю.

Если одно из колес сталкивается с пробуксовкой, дифференциал с зубчатой ​​передачей передает крутящий момент на колесо с захватом. Это происходит из-за трения в дифференциале. Существует трение между червячной передачей и червячным колесом, между обеими червячными передачами и между червячными колесами и корпусом, где они вращаются вокруг своей оси.Это трение создано конструктивно, и поэтому дифференциал работает как LSD. Под нагрузкой шестерни не могут свободно вращаться. Трение между шестернями используется для ограничения разницы скоростей между обоими колесами. Крутящий момент будет смещен по дифференциалу. Коэффициент смещения крутящего момента зависит от конструкции шестерен и точек трения, но, например, может составлять 4: 1. Это означает, что колесо с большим сцеплением может получить в 4 раза больший крутящий момент, чем другое колесо (то есть 80% против 20%).

Обратите внимание, что колесо с захватом получает в 4 раза большее сцепление, чем другое колесо может передать на дорогу.Это не означает, что можно использовать 100% крутящего момента двигателя. Допустим, двигатель развивает крутящий момент 300 Нм, а вращающееся колесо может передавать только 50 Нм крутящего момента на поверхность, на которой оно находится. В обычном открытом дифференциале другое колесо также получит крутящий момент 50 Нм. Суммарный крутящий момент на колеса составляет 100 Нм. В дифференциале Torsen с передаточным отношением 4: 1 другое колесо получит крутящий момент 200 Нм. Общий крутящий момент на колеса теперь составляет 250 Нм.

Плюсы

Плюсы спирального LSD по сравнению с LSD с покрытием - низкий уровень шума и низкие эксплуатационные расходы, поэтому они очень подходят для уличных автомобилей.Их можно установить и о них практически забыть. Гоночные автомобили, как правило, очень громкие и требуют значительного обслуживания, потому что трансмиссия подвергается гораздо большей нагрузке, чем дорожное транспортное средство, поэтому шум и техническое обслуживание не являются проблемой.
Характеристики блокировки Torsen очень линейны от нулевой блокировки до максимально возможной блокировки. Поскольку здесь нет точки прерывистого скольжения, как у покрытого LSD, это делает Torsen легким и очень предсказуемым в управлении.

Минусы

Автомобиль не будет двигаться, если одно из колес находится в воздухе.Если одно колесо находится в воздухе или совсем не имеет тяги, для поворота этого колеса потребуется очень небольшой крутящий момент. Необходимо приложить крутящий момент к шестерням для создания необходимой осевой силы для поддержания передаточного отношения. Без крутящего момента шестерни не будут прижаты друг к другу, и трение не возникнет, поэтому шестерни могут свободно вращаться. Ненагруженное колесо будет иметь высокую скорость, но может передавать очень небольшой крутящий момент или совсем не передавать его. Спиральный LSD будет передавать крутящий момент на колесо с тягой в соответствии с коэффициентом смещения, НО четырехкратный ноль по-прежнему равняется нулю.Это означает, что колесо с захватом не получит крутящего момента, а LSD действует как открытый дифференциал. LSD с покрытием будет иметь (ограниченный) крутящий момент, доступный для колеса с тягой из-за предварительной нагрузки в пакете сцепления.

Другой недостаток заключается в том, что коэффициент смещения крутящего момента определяется конструкцией и не может быть изменен. Различное отношение смещения может быть достигнуто путем изменения углов винтовой линии бокового зубчатого колеса или характеристик трения для основных компонентов.

LSD с покрытием дает возможность адаптировать его к потребностям и предпочтениям клиента и его или ее автомобиля.Возможности практически безграничны и очень эффективны. Угол давления, предварительный натяг, тип фрикционных пластин, количество пластин и многое другое можно настроить. Это также означает, что LSD с покрытием можно отрегулировать для различных типов цепей и поверхностей.

Chocholek SE (1988) Разработка дифференциала для улучшения контроля тяги. C368 / 88 © IMechE

Заключение

В заключение, у обоих типов ЛСД есть свои плюсы и минусы. Обзор, который легко сравнить, приведен ниже.

Torsen LSD	LSD с покрытием
Низкие эксплуатационные расходы	Требуется техническое обслуживание
Очень небольшая регулируемая способность	Регулируется для идеального сочетания
Низкий уровень шума при работе	Шумнее открытого дифференциала
Нет скорости при поднятом колесе	Ограниченная скорость при поднятом колесе
Низкие затраты	Относительно более высокие затраты

Мы считаем регулируемую способность LSD с покрытием большим преимуществом для применения в автоспорте.