Автомобильный дифференциал и системы его блокировок. Блокировка дифференциала что это
Блокировки дифференциала
Одним из составных элементов трансмиссии является дифференциал, выполняющий достаточно важную функцию. Во время движения на авто создаются разные условия для вращения колес, что может повлиять на степень нагрузки узлов трансмиссии, управляемость авто.
Вращение от коробки передач передается на главную передачу, которая перераспределяет его на приводы колес. Если бы эта передача велась напрямую, то в любых условиях ведущие колеса будут вращаться с одной и той же скоростью. На ровных участках дороги такое распределение крутящего момента и нужно. Но при вхождении в поворот колеса ведущей оси двигаются по разной траектории и проходят неодинаковый путь. Поэтому и скорость вращения колес должна изменяться в соответствии с условиями движения.
Проблема с правильным распределением крутящего момента между колесами и устраняется дифференциалом. Этот узел меняет соотношение момента в зависимости от условий, причем делает он это самостоятельно, без какого-либо вмешательства. Функционирует дифференциал за счет сопротивления, которые встречают колеса.
При равномерном движении колеса встречают одинаковое сопротивление, поэтому дифференциал распределяет момент равномерно. При вхождении же в поворот, сопротивление на колесе, идущему по внутреннему радиусу, возрастает. Повышение усилия на одном из колес приводит к тому, что дифференциал «перебрасывает» часть момента на колесо с меньшим сопротивлением. В результате колеса начинают двигаться с разной скоростью – внутреннее замедляется, а внешнее – ускоряется.
Назначение блокировки
Особенность функционирования дифференциала имеет одну негативную сторону – чем меньше сопротивление встречает колесо, тем больше вращения узел передаст на него. Выливается это в то, что попавшее на скользкую поверхность или вывешенное колесо получает 100% крутящего момента, в то время как второе колесо оси, стоящее на твердой поверхности, остается без вращения. В итоге автомобиль обездвиживается. Из-за дифференциала преодоление даже незначительного бездорожья может обернуться проблемой, авто просто станет в грязи и все.
Не стоит на легковом автомобиле выезжать на бездорожье
Если обычные легковые машины не рассчитаны на движение по бездорожью, то дифференциалы на внедорожниках не дают раскрыть их возможности в полной мере. Устраняется негативное качество дифференциала его блокировкой. Но как работает блокировка дифференциала и что она из себя вообще представляет, знают не все автолюбители.
Блокировка представляет собой специальный механизм, добавленный в конструкцию дифференциала и обеспечивающий принудительное распределение момента по колесам в определенном соотношении. То есть блокировка исключает вероятность подачи вращения только на одно колесо ведущей оси. В результате даже при попадании одного из колес на скользкую поверхность, момент будет подаваться и на второе, поэтому автомобиль сохранит возможность движения.
Конструкторами разработаны самые разные виды блокировок дифференциала. Несмотря на конструктивно отличия все они выполняют одну и ту же задачу – сохраняют распределение крутящего момента по осям в заданном соотношении.
В целом существующие блокировки делятся на три типа:
- Жесткая
- Частичная
- Электронная
Первые два типа включают множество вариантов, отличающихся по конструктивному исполнению, но используют единый принцип работы.
Жесткая блокировка
Основная особенность жесткого типа блокировки заключается в том, что после задействования она распределяет момент между осями поровну. То есть, ведущий мост начинает работать как будто дифференциала в его конструкции вовсе нет.
Самым простым конструктивным исполнением полной блокировки является создание жесткой связи между корпусом дифференциала, закрепленного на ведомой шестерне главной передачи, и одной из полуосей. В результате такой связи дифференциал теряет возможность распределения вращения и передачи его только на одно колесо.
Простейшее конструктивное исполнение полной блокировки сводится к посадке на шлицы полуоси дополнительной муфты с механизмом управления. На этой муфте, а также на корпусе дифференциала проделаны зубья, которыми осуществляется зацепление этих элементов.
Для блокировки достаточно лишь ввести в зацепление муфту с корпусом и полуось получается жестко связанной с главной передачей.
Механическая блокировка
Полная блокировка используется как на межколесных, так и межосевых дифференциалах внедорожников и имеет исключительно принудительное ручное включение. При этом нередко этот механизм на переднем мосту не используется, чтобы не влиять на управляемость авто.
Принцип работы механизмов полной блокировки идентичен для всех вариантов, отличия заключаются лишь в конструктивном исполнении. А вот приводы их могут быть разными:
- механический;
- гидравлический;
- пневматический;
- электрический.
При этом все виды приводов выполняют одну задачу – вводят в зацепление муфту с корпусом.
Механический тип привода представлен в виде системы тяг и рычагов, гидравлический — двумя цилиндрами (главным и рабочим), соединенных между собой трубопроводной магистралью, пневматический – пневмоцилиндром с рабочей камерой, электрический – электродвигателем.
Достоинством жесткой блокировки является обеспечение высокой проходимости авто, поскольку при любых условиях колеса всегда двигаются с одной скоростью.
Но есть и недостатки:
- Повышенная нагрузка на трансмиссию;
- Невозможность движения по дорогам с твердым покрытием;
- Не допускаются высокие скорости передвижения;
- Ручное управление.
Несмотря на это многие любители полноценных внедорожников предпочитают именно этот тип блокировки.
Механизмы частичной блокировки
Частичная блокировка отличается тем, что перераспределение момента выполняется в соотношении, меняющемся от условий движения. То есть, такой механизм при потере сцепления одного из колес лишь частично его замедляет, «перебрасывая» момент на другое колесо.
Механизмы частичной блокировки могут работать как в полностью автоматическом режиме (так называемые самоблокирующиеся дифференциалы), так и с принудительным включением.
К этому типу блокировки относятся различные виды муфт:
- Повышенного трения;
- Вискомуфты;
- Электромагнитные.
Все эти муфты построены по одному принципу. Основными их рабочими элементами являются пакеты дисков. Одна часть этого пакета жестко связана с полуосью, а вторая – с корпусом дифференциала. Диски обоих пакетов чередуются между собой.
Принцип работы рассмотрим на примере муфты повышенного трения. В таком узле фрикционные диски прижаты друг к другу с определенным усилием, в одних за счет пружин, а в других за счет нажимных колец с пружинами в центре. При движении на ровном участке фрикционные пакеты вращаются с одной скоростью, поскольку моменты по колесам распределяются равномерно. Но как только одно из колес теряет сопротивление, один фрикционный пакет начинает вращаться быстрее второго. Поскольку полуосевые шестерни конусные дополнительно возникает осевая сила смещения, которая стремится их развести. А так как диски прижаты друг к другу, возникающая сила трения «притормаживает» полуось, перебрасывая момент на второе колесо.
Дифференциал повышенного трения
В вискомуфте диски механизма не контактируют между собой, но пространство между ними заполнено специальной жидкостью, у которой при перемешивании возрастает вязкость, вплоть до полного затвердевания. Несмотря на конструктивные отличия принцип действия вискомуфты не отличается от узла повышенного трения. То есть, пока нет разницы в скоростях вращения пакетов, муфта является разблокированной. А как только один из пакетов дисков начинается крутиться быстрее, вязкость жидкости возрастает, «притормаживая» ускорившийся пакет дисков, тем самым меняется распределение момента по осям.
И виско-, и муфта повышенного трения являются самоблокирующимися. А вот электромагнитная муфта может быть, как автоматической, так и с ручным управлением. Конструктивно она схожа с узлом повышенного трения, но в ней прижатие пакетов дисков осуществляется за счет магнитов. В ручном варианте при включении блокировки в муфте создается электромагнитное поле, сжимающее пакеты между собой.
Муфта повышенного трения может устанавливаться как на межколесном, так и межосевом дифференциалах в системах постоянного полного привода. Вискомуфта из-за значительных габаритов используется только между осями, а в конструкции ведущих мостов не применяется.
Электромагнитная муфта может устанавливаться как на ведущих осях, так и в качестве межосевого дифференциала системы привода с ручным и электронным управлением, поскольку позволяет делать все колеса ведущими только при надобности.
Отдельно в качестве частичной блокировки стоит упомянуть червячные автоматические дифференциалы, ярким представителем которых являются узлы Torsen. Его особенность заключается в использовании червячных шестерен в конструкции дифференциала. В червячных передачах при определенных условиях появляется эффект «расклинивания», который и использовали при создании планетарного редуктора Torsen.
У всех механизмов частичной блокировки есть один существенный недостаток – они не способы работать длительный срок с повышенной нагрузкой. Поэтому не стоит пытаться преодолеть серьезное бездорожье с ними, поскольку это приведет к поломке узлов. Частичные блокировки по большей части устанавливаются на кроссоверы.
Электронная система
Напоследок упомянем об электронной блокировке. Она не входит в конструкцию трансмиссии, и по сути, не является механизмом. Поэтому этот вариант нередко называют «системой имитации блокировки дифференциала». Но электронная блокировка выполняет ту же функцию – замедляет колесо, потерявшее сопротивление, чтобы перебросить момент на второе колесо. И делает это система путем воздействия на тормозные механизмы.
В целом электронная блокировка является лишь функцией системы ABS. Суть работы очень проста – датчики контролируют скорость вращения ведущих колес и при обнаружении, что одно из них ускорилось, блок управления АБС задействует исполнительный механизм, чтобы притормозить колесо.
Несмотря на то, что электронная блокировка не является механизмом, ее используют все чаще.
autoleek.ru
Дифференциал: что это такое
Многие, кто собрался приобретать внедорожник, при выборе определённой модели, конечно могли столкнуться с термином «блокировка дифференциала». Но что это? Как это? И каков принцип работы и надобность этого самого дифференциала? Как показывает практика, знают не все будущие потенциальные «джиповоды».
В этой статье мы расскажем о том, что из себя представляет дифференциал и зачем он в автомобиле. Каких разновидностей он бывает и на какие автомобили предусмотрена его установка?
История дифференциала
Появление дифференциала в автомобильном мире не заставило себя ждать. Спустя лишь несколько лет, после того, как с конвейера стали сходить первые автомобили с двигателем внутреннего сгорания (ДВС). Давно ведь дело обстояло не так сладко, как сейчас и первые автомобильные образцы, которые работали при помощи двигателя, очень плохо управлялись.
Колёса, расположенные на одной оси, во время поворота вращались с одинаковой угловой скоростью, а это уже приводило к тому, что колесо, идущее по внешнему диаметру, сильно пробуксовывало. Решили эту проблему достаточно просто: заимствованием дифференциала у паровых повозок.
Этот механизм был изобретён во Франции в 1828 году инженером Оливером Пекке-Ром. Это было устройство, которое состояло из валов и шестерней. Через него крутящий момент от ДВС передавался на ведущие колёса.Но вот случилась ещё одна незадача – стали пробуксовывать колёса, которые утрачивали сцепление с дорожным покрытием. Зачастую это проявлялось во время движения по дороге с обледенелыми участками.
Колесо, которое находилось на льду, вращалось с большей скоростью, чем колесо, что оставалось на более пригодной для движения поверхности. Это и приводило к заносу. После конструкторы и стали думать о том, как настроить дифференциал, чтобы колёса вращались с одинаковой скоростью, дабы воспрепятствовать появлению заносов.
Первым человеком, проводившим эксперименты над дифференциалом с минимальным проскальзыванием, стал ни кто иной как Фердинанд Порше. Для того, чтобы рынок повидал кулачковый дифференциал – «детище» Порше с ограниченным проскальзыванием, потребовалось не менее трёх лет. Им оснащали первые модели автомобилей марки Volkswagen. В следующие десятилетия инженерами были разработаны разнообразные виды дифференциалов, о которых мы расскажем Вам далее.
Принцип работы и устройство
Давайте, пожалуй, начнём с типа дифференциала, который является самым простым для рассмотрения – открытого дифференциала. Мы начнем с простейшего типа дифференциала, называемого открытым дифференциалом. Итак, конструкция дифференциала включает в себя следующие части:
- Ведущий вал. Его задача заключается в передаче крутящего момента. Вал ведёт его от трансмиссии к самому началу дифференциала.
- Ведущая шестерня ведущего вала. Шестерня в форме косозубого конуса, необходимая для сцепки дифференциальных механизмов.
- Коронная шестерня. Элемент, являющийся ведомым. Так же имеет форму конуса и вращается ведущей шестернёй. Система вместе взятых ведущей и ведомой шестерней называется главной передачей. Она служит на завершающем этапе по уменьшению скорости вращения, которое достигает колёс в конечном счёте. Ведущая шестерня в своих размерах гораздо уступает коронной, поэтому для осуществления одного оборота ведомой, первой необходимо совершить не один оборот вокруг своей оси.
- Шестерни полуосей. Являются последним рубежом передачи вращения ведущего вала колёсам.
- Сателлиты – это планетарный механизм, осуществляющий ключевую роль в обеспечении разной угловой скорости колёс при осуществлении поворота.
Когда Вы двигаетесь по прямой на своём автомобиле, то весь дифференциальный механизм вращается с единой скоростью: входной вал вращается с идентичной скоростью, что и полуоси, соответственно, с той же скоростью происходит и вращение самих колёс. Но только Вы повернёте руль, ситуация моментально в корне изменяется. Главными игроками теперь выступают сателлиты, которые разблокировываются под воздействием разности нагрузок на колёса, когда, например, одно колесо начинает пробуксовывать и поэтому движется быстрее.
Вся мощность мотора проходит непосредственно через них. А в результате того, что сателлиты представляют из себя две шестерни, которые независимы, то происходит передача разной частоты вращения двум полуосям. Но мощность не разделяется поровну, а передаётся на колесо, что движется во внешнем крае поворота машины. Следовательно оно и начинает крутиться гораздо быстрее за счёт количественного прибавления оборотов. И разность в распределении мощностей между колёсами тем больше, чем меньше радиус поворота автомобиля, то есть чем сильнее Вы выворачиваете рулевое колесо.
Что такое блокировка дифференциала и как она работает
Блокировка дифференциала – это один из эффективнейших способов повышения внедорожных характеристик автомобиля. Любой автомобиль, который предназначается напрямую или косвенно для бездорожья, оснащается конструкторами на заводе механизмом, который блокирует межосевой дифференциал. Так же автомобили оснащают механизмами, блокирующими передний и задний мосты.
Блокировка данного механизма, как и любое технологическое решение имеет свои преимущества и недостатки. Чтобы понять, когда необходимо использовать блокировку дифференциалов, а какие случаи просто запрещают её использование, нужно разобраться в принципах, на которых её действие основывается.
Попробуйте в зимнее заснеженное время совершить с места прыжок в длину. Ага. А вот и не получается, а всё потому, что одна нога у вас оказалась на скользкой оледенелой поверхности, а вторая на сухом асфальте. Вот из-за этого и не получилось совершить чемпионский прыжок. Одна нога выскользнула из под Вас, а мозг не сориентировался вовремя и не дал команду вложить всю силу для толчка в другую ногу. Итог этого эксперимента достаточно весел и комичен: ноги разъехались и Вы чуть не рухнули на пятую точку.
Так что же сделать в данном случае, чтобы обе ноги возымели возможность прекрасно оттолкнуться от земли? А всё очень и очень просто. Необходимо просто две толчковые ноги превратить в одну, связав их прочно между собой прочным ремнём или жгутом. Теперь они будут работать, как одно целое и будет использоваться максимальная сила толчка от одной стабильной опорной поверхности с хорошим сцеплением. Аналогичный процесс происходит и в автомобиле в момент взаимодействия его ведущих колёс с дорогой.
Давайте представим ситуацию при которой заднеприводный автомобиль остановился случайным образом так, что его левое колесо оказалось на скользкой поверхности, а правое на асфальте. Как Вам известно, стандартный межосевой дифференциал малого трения, который находится на заднем мосту автомобиля, всегда предоставляет колёсам равную окружную силу. Левое колесо, находящееся на льду, не в состоянии сдвинуться со скользкой поверхности с применением больших усилий в силу недостаточности сцепления.
И-за этого дифференциал не в состоянии предоставить ему огромное усилие, так как это просто невозможно физически. А в этом случае аналогичная сила подведётся и к колесу, которое находится на асфальтированной поверхности. Он выровняет усилия, которые распределены между колёсами, ориентируясь на левое колесо.
В результате машина сдвинется с места с пробуксовкой, но медленно. Его колёса не смогут использовать достаточную для толчка силу, которая была бы необходима для сцепления правого колеса, которая в данных условиях будет ни много, ни мало, а в целых семь раз превышающую чем у левого. Из-за такого свойства распределять тяговую силу поровну, правое колесо будет использовать лишь седьмую часть его возможностей сцепления с асфальтом. Говоря проще, толчок мог бы случиться в семь раз мощнее, но дифференциалом не было подведено к нему достаточного количества силы для совершения этого манёвра.
Следовательно необходимо осуществить такую связь между колёсами, для обеспечения совместного вращения или пробуксовки, буд-то бы единого колеса. Для решения данной задачи используется специальный механизм, блокирующий вращение шестерней дифференциала и связывающий два колеса между собой условной жёсткой связью с постоянным вращением и одинаковой скоростью. Такой механизм называется «механизм блокировки (отключения) дифференциала», или в простонародье – блокировкой.
Дифференциал, что заблокирован не в состоянии выравнивать межколёсное усилие, тем самым делая их связанными единой осью. В результате чего каждое колесо получает максимально возможную силу, которая нужна для наилучшего сцепления колёс. Следовательно, где лучше сцепление колёс с дорожной поверхностью, туда и будет прилагаться большая сила.
Какие бывают дифференциалы
Основой дифференциала является планетарный редуктор. Вид зубчатой передачи, который используется, условно может разделить дифференциал на три вида:
- Червячный;
- Цилиндрический;
- Конический.
Червячный дифференциал является самым универсальным и устанавливается как между осями, таки между колёсами. Цилиндрический тип, зачастую, располагается во внедорожниках меж осей. Конический тип в основном применяется в качестве межколёсного дифференциала.
Выделяют так же симметричный и несимметричный дифференциалы. Несимметричная конструкция дифференциала устанавливается в полно приводных автомобилях между осями, распределяя крутящий момент в различных пропорциях. Симметричный тип передаёт на ось между двумя колёсами равный крутящий момент. Так же дифференциалы разделяют по виду блокирования: ручная блокировка и электронная блокировка.
Ручная блокировка дифференциала
Исходя из названия, блокировка дифференциала оси включается по инициативе водителя с помощью нажатия кнопки или переключения определённого тумблера. В данном случае происходит блокировка шестерней-сателлитов, в результате чего ведущие колёса начинают вращаться с одинаковой скоростью. Зачастую ручной блокировкой дифференциала оснащаются внедорожники. Включать её рекомендуется для преодоления тяжёлого бездорожья, а отключение производить при выезде на обычную асфальтированную дорогу.
Электронная или автоматическая блокировка дифференциала
Автоматическое блокирование дифференциала осуществляется путём команд электронного блока управления, который анализирует состояние, в котором находится дорожное покрытие, используя ABSи ESP. Затем ЭБУ самостоятельно блокирует шестерни-сателлиты. По степени блокирования это устройство можно условно подразделить на дифференциал с полной и частичной блокировками.
Полная блокировка дифференциала
Включение такой блокировки подразумевает под собой тот факт, что шестерни-сателлиты останавливаются полностью, а механизм берётся за выполнение функций обычной муфты, тем самым передавая равностепенный крутящий момент на две полуоси. Вследствие этого оба колеса вращаются с одинаковой угловой скоростью. Если случится то, что хотя бы одно колесо потеряет сцепление с поверхностью, то крутящий момент с него в полной мере передаётся на другое колесо, которое осталось форсировать бездорожье. Такое дифференциальное устройство успешно реализовано на Toyota Land Cruiser, Mercedes-Benz G-Class и других.
Частичная блокировка дифференциала
Включение этой блокировки не полностью останавливает шестерни-сателлиты, а позволяет им проскальзывать. Такой эффект доступен благодаря самоблокирующимся дифференциалам. В зависимости от типа срабатывания данного механизма, делят его на два вида: Speed sensitive (задействуется, когда замечается разница в угловых скоростях вращения полуосей) и Torque sensitive (задействуется в случае уменьшения крутящего момента одной полуоси).Такой тип срабатывания дифференциального устройства можно встретить на внедорожниках Mitsubishi Pajero, Audi Q-серии и BMW X-серии.
Группа дифференциалов Speed sensitive различается строением конструкции. Одним из таких механизмов является тот, в котором дифференциальную функцию выполняет вискомуфта. Вискомуфта отличается от фрикционного дифференциала своей меньшей надёжностью. Именно из-за этого она имеет место устанавливаться на автомобили, которые не предназначены для преодоления непролазных дебрей и глубоких бродов или на автомобили со спортивным характером.
Ещё один механизм представляющий группу Speed sensitive называется героторный дифференциал. Роль блокирующих элементов здесь играют масляный насос и фрикционные пластины, монтируемые между корпусом дифференциала и шестернями-сателлитами полуосей. Хотя по принципу действия он схож с вискомуфтой.
Дифференциалы, которые относятся к группе Torque sensitive, также различны по своей конструкции. Например есть механизм с использованием фрикционного дифференциала. Особенность его заключается в разности угловых скоростей колёс в поворотах и при движении по прямой. Когда автомобиль движется по прямой, угловая скорость вращения обоих колёс одинакова, а во время прохождения поворота, крутящий момент для колёс различен.
Очередной тип дифференциалов - с гипоидным и косозубым зацеплением. Они условно подразделяются на три группы.
Первая – с гипоидным зацеплением
Здесь каждая полуось имеет свои собственные шестерни-сателлиты. Крепятся они между собой путём прямозубого зацепления, располагаясь перпендикулярно друг относительно друга. В случае возникновения разницы угловых скоростей ведущих колёс, происходит расклинивание шестерней полуосей. В результате чего шестерни трутся о корпус дифференциала. Дифференциал частично блокируется и происходит перераспределение крутящего момента на ось, с меньшей скоростью углового вращения. После выравнивания полуосевых скоростей, блокировка деактивируется.
Вторая – с косозубым зацеплением
Аналогична первой, но расположение шестерен-сателлитов параллельно относительно полуосей. Эти агрегаты крепятся между собой путём косозубого зацепления. Сателлиты этого механизма вмонтированы в специальные ниши на корпусе дифференциала.Когда наблюдается различие в угловой скорости колёсного вращения, шестерни расклиниваются и сопрягаются с шестернями, что находятся в нишах дифференциального корпуса. Происходит частичная блокировка. Направление крутящего момента определяется на ось с меньшей скоростью вращения.
Третья – с косозубыми шестернями полуосей и винтовыми шестернями сателлитов
Используется в межосевых дифференциалах. Принцип тот же – смещение крутящего момента на ось с меньшим вращением. Диапазон смещения этого вида достаточно велик - от 65/35 до 35/65. Когда угловая скорость колёсного вращения обоих осей стабилизируется и выравнивается, дифференциал разблокировывается. Эти дифференциальные группы широко применяются в автомобилестроении как на обычных моделях, так и на спортивных.
Преимущества и недостатки блокировки дифференциалов
+ возможность колёсного блокирования до 70%;
+ минимальное обслуживание;
+ отсутствие рывков на руле;
+ КПП не требует заливания специального масла;
+ установка не влечёт никаких сложностей;
+ обеспечение лучших внедорожных характеристик автомобиля;
+ более длительный срок работы конструкции;
+ лучшая управляемость автомобиля;
+ способность прохождения поворотов на более высоких скоростях;
+ автомобиль легче выводится из заноса.
- по истечению времени падает преднатяг;
- требуется замена регулировочных элементов каждые 40 тысяч километров для лучшей работоспособности конструкции;
- не своевременное или запоздалое проведение регулировочных работ приведут к тому, что система будет работать не корректно.
Подписывайтесь на наши ленты в Facebook, Вконтакте и Instagram: все самые интересные автомобильные события в одном месте.
Была ли эта статья полезна?Да Нет
auto.today
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.
autosteam.ru
Дифференциал и системы его блокировок
Благодаря наличию в автомобиле такого механизма, как дифференциал, колеса двигающегося автомобиля на поворотах, кочках и других неровностях проходимого пути, могут двигаться с разной скоростью. Это помогает повысить манёвренность автомобиля и скорость его движения при достаточно жёсткой конструкции рабочих узлов.
Дисковый дифференциал
Устройство автомобильных дифференциалов довольно простое: на главную пару, к ведомой шестерёнке крепится коробка, в которую заключены два сателлита на оси, передающие вращательные движения на две других шестерни полуосей; те, в свою очередь, и заставляют вращаться колеса с нужной скоростью. Такая конструкция позволила передавать больший крутящий момент на ту полуось и шестерню, которая будет оказывать наименьшее сопротивление при вращении. Во время поворота такое сопротивление оказывает полуось, отвечающая за вращение внешнего колеса, так как при таком манёвре внутреннее колесо получает больше нагрузки и оказывает большее сопротивление соответственно.
К сожалению, как и любой механизм, дифференциал, иногда даёт сбои. Так, например, из-за попадания колеса на скользкую поверхность — лёд или грязь, автомобиль начинает буксовать. Связанно это с тем, что потеряв нормальный контакт с дорожной поверхностью, колесо, а с ним и его полуось начинают оказывать меньшее сопротивление при вращении на сателлитах, отбирая мощность у другого колеса. Для того чтобы предупредить подобные инциденты дифференциал дополнили системой блокировки. Систем блокировок много и все они разные, рассмотрим некоторые из них.
Автомобильный дифференциал
Распродажа новых внедорожников
Кредит 9.9%, рассрочка 0%, скидки, подарки!
Содержание:
Системы блокировки дифференциала
Первое, что нужно знать о системах блокировки, которыми может быть оснащён дифференциал — они бывают двух типов: полные и частичные.
В свою очередь, первые включаются вручную, а вторые — автоматические или как их еще называют самоблокирующиеся. Дифференциалы, оснащённые автоматической системой блокировки, разделяют на четыре подтипа: червячные, дисковые, жидкостные и управляемые электроникой.
- Жидкостные или вискомуфта. В основе работы данной модели дифференциала лежит принцип повышения плотности отдельных материалов при нагревании, благодаря чему происходит залипание фрикционов, и скорость вращения осей при пробуксовке выравнивается. Единственный недостаток этой системы — позднее реагирование на пробуксовку, ведь для того, чтобы жидкость нагрелась до требуемой температуры и приобрела необходимую плотность нужно время. Из-за этого дифференциал данного типа применяется исключительно на автомобилях городского типа, для бездорожья он не предназначен.
- Дисковый. Принцип работы этого механизма основывается на физических законах силы трения. Устройство дискового дифференциала несколько отличается от устройств обычных передаточных механизмов тем, что в его конструкцию встраивают пару дополнительных пакетов фрикционов и распорную пружину, которая обеспечивает сжатие пакетов. Часть пакета устанавливается на полуоси, а вторая на коробку дифференциала. При одинаковой скорости диски во фрикционном пакете вращаются, как одно целое, но когда появляется разница в скорости вращения — сила трения, которая появляется между ними, стремится выровнять скорость вращения, за счёт чего и осуществляется блокировка. Недостатки данного вида передаточных механизмов — срок службы фрикционов, он сравнительно небольшой. Плюс требуется дополнительное использование трансмиссионного масла.
- Героторный дифференциал. В принципе, это одна из разновидностей дисковых дифференциалов, которую принято считать более совершенной. Блокировка в нём осуществляется за счёт наличия гидропоршня, который приводится в действие масляным насосом. При этом сила, с которой насос выдавливает поршень, прямо пропорционально зависит от того, насколько велика разница во вращении полуосей.
- Дифференциал с электронным управлением. Здесь все просто. Это самый обычный дифференциал, дополненный двумя передачами, которые приводятся в действие электроникой, посредством двух приводов: гидравлическим либо электрическим. Естественно, как, и любой механизм, который контролируется с помощью компьютера, эти механизмы сцепления самые практичные, потому что степень блокировки колеса можно регулировать от 0 до 100%, в зависимости от потребностей автомобиля. Единственный недостаток данного устройства — его цена.
- Если уж и заговорили об электронных системах блокировки дифференциала, то не упомянуть об имитации блокировок будет просто неправильно. Во-первых, для городских автомобилей — это то что надо. Во-вторых, она очень практична и не боится ни скользкой дороги, ни диагонального вывешивания, которое является проблемой для большинства других дифференциалов. Принцип работы её очень прост — при малейшем намёке на пробуксовку, электронная система автомобиля начинает подтормаживать колесо, которое буксует штатной системой торможения.
- Червячный дифференциал. Во главу этого механизма заложены принципы червячных передач. То есть скорость вращения полуосей в данном случае зависит от угла наклонов витков червяка по отношению к червячному колесу. Чем меньше угол, тем выше скорость вращения, соответственно увеличение угла вращения сателлита по отношению к червячному колесу, приводит к уменьшению скорости колеса. При этом, когда угол вращения достигает своего максимального значения, происходит блокировка колеса, так как передача становится невозможной.
Червячный дифференциал
На последний дифференциал хотелось бы обратить чуть больше внимания, так как именно он является самым распространённым и наиболее надёжным из малобюджетных механизмов.
Преимущества, которыми обладает дифференциал червячного типа
Благодаря простоте своей конструкции и её эффективности червячные механизмы пользуются огромной популярностью не только у обычных автолюбителей, но и профессиональных гонщиков. Главным её достоинством является моментальный отклик на изменение в скорости вращения колеса. Но это не единственный плюс, которым обладает эта система, и их, кстати, гораздо больше, чем недостатков:
- как показал опыт, практически неограниченный срок эксплуатации;
- блокировка осей почти на 70%;
- замечательная проходимость и управляемость;
- отсутствие требований по специальному техническому обслуживанию.
Какие минусы есть у дифференциала червячного типа
Как и говорилось минусов у данной системы синхронизации не так уж и много. Главным, пожалуй, является падение диапазона преднатяжения в ходе эксплуатации. И чтобы это устранить придётся менять регулировочные шайбы. В принципе это все.
Похожие статьи:
autodont.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 дифференциалПринудительная блокировкаСамоблокирующиеся дифференциалы• Дисковая блокировка• Вязкостная блокировка• Винтовая блокировка• Кулачковая блокировка• Особенности управленияМежосевой 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.
avtomarketkar-go.ru
Добавить сайт в избранное
.jpg)
