Nd-avtodrom.ru

НД Автодром
13 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Как работает самоблокирующийся дифференциал

Блокировка дифференциала. Теория

Ссылки по теме:

Блокировка дифференциала: основы – статья о преимуществах самоблокирующегося дифференциала над свободным

При движении автомобиля на повороте, по неровностям дороги и т.д. колеса проходят путь разной длины (рис. 1). Чтобы не происходило проскальзывания шин по асфальту, они должны вращаться с разными скоростями.

Колеса ведомой оси вращаются независимо друг от друга, поэтому катятся без пробуксовки.

Дифференциал – механизм, позволяющий колесам ведущей оси вращаться с разными скоростями и подводящий к ним крутящий момент. В трансмиссии автомобилей с одной ведущей осью дифференциал устанавливается между приводами колес (полуосями, ШРУСами и т.д.), поэтому его называют межколесным. В полноприводных автомобилях (со всеми ведущими колесами) он может находиться и между ведущими осями (межосевой дифференциал). Крутящий момент к дифференциалу подводиться от двигателя через агрегаты трансмиссии (коробку передач, карданный вал, главную передачу и т.д.)

Крутящий момент – характеристика вращательного движения. Его величина равна произведению силы на плечо (расстояние от точки приложения силы до оси вращения) и измеряется в Нм (ньютон на метр). Например, если двигатель развивает крутящий момент 100Нм, значит, сила на плече в 1м будет составлять 100Н.

Сила сцепления – колеса с дорогой равна произведению весовой нагрузки на колесо (которую колесо передает на дорогу) на коэффициент сцепления.

Сила тяги на колесе (рис. 2) зависит от радиуса колеса и подводимого к нему крутящего момента. Она ограничивается силой сцепления с дорогой, то есть не может больше нее. Произведения силы тяги на радиус колеса дает тот крутящий момент, который дифференциал может передать на колеса. Когда сцепление с дорогой мало (например, на гладком льду) или колесо вывешено (отсутствует весовая нагрузка), крутящий момент и силы тяги на колесе очень малы или отсутствуют. Если «тяга» меньше сопротивления движению, автомобиль не сможет тронуться с места.

На легковых автомобилях, предназначенных для движения по дорогам с твердым покрытием (асфальтом, бетоном), наибольшее распространение получил дифференциал с коническими шестернями.

Дифференциалы с коническими шестернями.

Представляют собой зубчатую передачу с подвижными осями зубчатых колес (такие передачи называют планетарными). Её основными элементами являются (рис. 3):

  • корпус, с которым жестко соединено ведомое зубчатое колесо главной передачи (передающей крутящий момент от карданного вала на корпус дифференциала). На легковых автомобилях, как правило, корпус имеет неразъемную конструкцию и окна для монтажа шестерен;
  • сателлиты – конические зубчатые колеса, которые могут поворачиваться вокруг оси. В дифференциалах легковых автомобилей обычно устанавливаются два сателлита;
  • ось сателлитов, жестко закрепленная в корпусе и вращающаяся вместе с ним. На ней расположены спиральные канавки для улучшения смазки сателлитов;
  • две конические шестерни, входящие в зацепление с сателлитами и жестко соединенные с выходными валами дифференциала (полуосями, ШРУСами и т.д.). Эти шестерни принято называть полуосевыми.

При движении автомобиля ведомая шестерня главной передачи вращает корпус дифференциала и, соответственно, ось с сателлитами, которые передают движение полуосевым шестерням, а они, в свою очередь, на колеса.

На прямой и ровном отрезке пути (рис. 4) колеса проходят одинаковое расстояние, поэтому полуосевые шестерни и корпус дифференциала, а также ось сателлитов вращаются с одинаковой скоростью. Последние не поворачиваются относительно своей оси.

Когда автомобиль совершает поворот, внутреннее (расположенное ближе к центру поворота) колесо начинает вращаться медленнее (поэтому его называют отстающим). Соответственно, соединенная с ним полуосевая шестерня совершает меньше оборотов в минуту, чем корпус дифференциала и ось сателлитов. Это вынуждает их поворачиваться вокруг оси и увеличивать скорость вращения второй шестерни и наружнего (забегающего) колеса. Так обеспечивается разное число оборотов шин, необходимое для движения без пробуксовки.

Этот вид дифференциалов называют также симметричным, так как они поровну распределяют крутящий момент между колесами. Это происходит потому, что сателлит работает как равноплечий рычаг и передают только равные усилия к шестерням и колесам. Как сказано выше, если одно из колес имеет малое сцепление с дорогой, крутящий момент на нем небольшой, соответственно симметричный дифференциал подводит такое же усилие к другому колесу. То есть если одно из колес буксует, значит, сила тяги на втором колесе незначительна, что отрицательно сказывается на проходимости. Для ее улучшения на автомобилях применяют полную или частичную блокировку дифференциалов, степень которой оценивают коэффициентом блокировки.

Коэффициент блокировки.

Коэффициент блокировки (Кb) – это отношение крутящего момента на отстающем колесе к моменту на забегающем. Его величина для симметричного дифференциала равна 1 (моменты на обоих колесах равны), для дифференциалов повышенного трения (см. ниже) Кb = 3..5.

Чем больше Кb, тем лучше проходимость автомобиля. Например, при большом коэффициенте блокировки ухудшаются управляемость и устойчивость транспортного средства при движении по асфальту. Это связано с тем, что на отстающем колесе момент в несколько раз больше и оно старается как бы «вытолкнуть» автомобиль из поворота. К тому же возрастает износ шин из-за частичной пробуксовки, нагрузки на элементы привода, снижается КПД, что приводит к увеличению расхода топлива.

Самоблокирующиеся дифференциалы с полной блокировкой.

Имеют муфту, жестко соединяющую (блокирующую) корпус дифференциала и шестерню выходного вала. Привод муфты может быть механическим, гидравлический или пневматический, а управление блокировкой осуществляется водителем (блокировка межосевого дифференциала на ВАЗ-21213). После преодоления труднопроходимого участка водителю необходимо сразу отключать блокировку, что требует от него дополнительного внимания. Иначе на шины и трансмиссию будут действовать избыточные нагрузки, а автомобиль будет хуже управляем.

У механизмов повышенного трения – многодисковых дифференциалов, вискомуфт, самоблокирующихся дифференциалов «Квайф» и «Торсен» блокировка (частичная) осуществляется автоматически, без участия водителя.

Самоблокирующиеся многодисковые дифференциалы.

Устройство одного из таких механизмов представлено на рис. 5. Его основное отличие от симметричного дифференциала заключается в наличии подпружиненного пакета фрикционных дисков, одна из которых жестко связана с корпусом, а другая с полуосевыми шестернями.

При разных оборотах колес полуосевые шестерни дифференциала вращаются быстрее или медленнее корпуса. За счет это между фрикционными дисками возникают силы трения, препятствующие свободному вращению шестерен,то есть осуществляющие частичную блокировку. Соответственно на отстающем колесе увеличивается крутящий момент и сила тяги.

Фрикционные диски в некоторых конструкциях не подпружинены, а сжимаются давлением жидкости, создаваемым насосом. Например, одна из таких конструкций носит название «героторный дифференциал» (от англ. Gear — шестерня). Он имеет шестерёнчатый насос, создающий давление жидкости при разных скоростях вращения полуосевых шестерен корпуса.

Вискомуфта.

Получила свое название от лат. viscosus — вязкий. Ее основными элементами являются (рис.6):

  • корпус и вал, герметизированные с помощью уплотнений
  • диски, одна половина которых соединена шлицами с корпусом, другая с валом. Диски имеет каналы и отверстия для увеличения вязкости трения жидкости
  • силиконовая (кремнийорганическая) жидкость, которая обладает высокой вязкостью и заполняет корпус на 80-90%

Вискомуфта передает подводимый к ней крутящий момента за счет внутреннего трения в жидкости, находящейся между дисками. Когда их скорости одинаковы, муфта передает небольшую часть усилия (5..7%). При отставании ведомых дисков от ведущих жидкость перемешивается, температура и вязкость ее растут, она расширяется сжимает воздух. Когда он почти полностью сжат, давление в муфте резко возрастает, что вызывает осевое перемещение дисков по шлицам до их механического контакта. Это приводит к резкому возрастанию передаваемого момента(«хамп-эффект»), что может отрицательно сказаться на управляемости автомобиля. В результате вращения передается за счет механического трения, температура и соответственно давление жидкости постепенно снижаются, диски выходят из механического контакта.

Передаваемый момент зависит от характеристик муфты и от разности скоростей вращения ее валов.

Вискомуфта может устанавливаться как самостоятельный узел между ведущими осями или «встраиваться» в конический дифференциал.

Этот узел не пригоден к ремонту, так как количество и вязкость жидкости определяют характеристики вискомуфты и строго контролируются при ее изготовлении. При утечке части жидкости муфта подлежит замене.

Самоблокирующийся дифференциал «Квайф».

Конструкция механизма, зарегистрированного под торговой маркой «Квайф» («Quaife»), представлена на рис.7. Сателиты у него 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 – с левой. Кроме того, сателлиты из разных рядов зацепляются между собой попарно. Все зубчатые колеса имеет винтовые зубья.

Когда одно из колес начинает отставать, связанная с ним полуосевая шестерня начинает вращаться медленнее корпуса и поворачивать входящий 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 обороты колес на 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 возникают силы, осуществляющие частичную блокировку, что увеличивает силу тяги на отстающем колесе и, соответственно, суммарную силу тяги автомобиля, повышая его проходимость.

Величина коэффициента блокировки зависит от угла наклона зубьев сателлитов и полуосевых шестерен. Устанавливая в корпус комплекты сателлитов и шестерен с различным углом наклона зубьев, изменяют коэффициент блокировки в зависимости от характеристик автомобиля и условий его применения.

Самоблокирующийся дифференциал «Торсен».

Получили свое название от англ. Torque – крутящий момент и sensing – чувствительный, то есть чувствительный к крутящему моменту. Механизмы, выпускаемые под этой торговой маркой, имеют два типа конструкций.

Первый представлен на рис.8. Сателлиты расположенные корпусе перпендикулярно его оси и объединены между собой попарно с помощью прямозубого зацепления, а с полуосевыми шестернями связаны червячным зацеплением.

На повороте полуосевая шестерня, связанная с отстающим колесом, поворачивает входящий с ней в зацепление сателлит, он, в свою очередь, вращает второй сателлит и другую полуосевую шестерню. Такой «цепочкой» колесам автомобиля обеспечивается возможность вращаться с разной скоростью. Силы трения, возникающие в червячном зацеплении от разности моментов на колесах, осуществляют частичную блокировку дифференциала.

Применение комплектов сателлитов и шестерен с различным профилем червячного зацепления дает возможность изменять коэффициент блокировки. Недостаток этого вариант – сложность конструкции и ее сборки.

Второй тип «Торсена» представлен на рис.9. Сателлиты расположены параллельно оси корпуса дифференциала в его отверстиях и соединены попарно между собой и с полуосевыми шестернями винтовым зацеплением. Работа механизма на поворотах и частичная блокировка осуществляются так же, как у «Квайфа». Этот вариант конструкции менее сложный, кроме того позволяет уменьшить диаметр корпуса дифференциала.

Блокировка дифференциала — самоблокирующийся дифференциал. Как это работает

Блокировка дифференциала – один из наиболее эффективных способов повышения проходимости колесных автомобилей. В любой машине, которая предназначена для эксплуатации на бездорожье и имеющей межосевой дифференциал, создатели обязательно предусматривают механизм его блокировки. В некоторых случаях, машина оснащается механизмом, который блокирует только межколесный дифференциал заднего моста. Крайне редко в конструкции такого авто присутствует блокировка дифференциала переднего моста.

Аналогично любому техническому решению, блокировка дифференциала имеет определенные достоинства и недостатки. Чтобы понять, в каких конкретно случаях требуется применение блокировки, а когда лучше от нее отказаться, следует для начала понять принципы, на которых основывается ее действие.

Механизм блокировки дифференциала

Как работает блокировка дифференциала

Дифференциал – специфический механизм, который дает возможность колесам ведущей оси вращаться с различной скоростью и подводящий к ним крутящий момент. В трансмиссии машин, оснащенных одной ведущей осью, дифференциал устанавливается между колесными приводами, поэтому он называется межколесным.

В автомобилях с полным приводом данный механизм может располагаться не только между колесами, но и между ведущими осями. В таком случае он называется межосевым дифференциалом. Крутящий момент от двигателя авто подводится к дифференциалу посредством агрегатов трансмиссии – коробки передач, карданного вала, главной передачи и др.

Еще на начальном этапе автомобилестроения перед конструкторами первых машин встала серьезная проблема – при движении по неровной дороге или в повороте ведущие колеса проходят разные отрезки пути. Это приводит к возникновению дополнительной нагрузки на детали трансмиссии и шины автомобиля, ведущей к их усиленному износу. Кроме того, в результате усиления нагрузки ухудшается управляемость транспортного средства. Решить столь серьезную задачу дало возможность применение специфического механизма – дифференциала, который монтируется в приводе ведущих колес и позволяет им при возникновении необходимости и вращаться с различной скоростью.

Тем не менее, классический вариант дифференциала обладает одним существенным недостатком. Так, если одно из ведущих колес попадает на скользкое покрытие, скорость его вращения удваивается. В то же время, второе колесо, которое находится на сухом участке дороги с хорошим покрытием, наоборот, останавливается полностью. При этом автомобиль начинает буксовать, что создает немало проблем для водителя.

Одним из методов борьбы с этим недостатком является использование ручного тормоза, который дает нагрузку буксующему колесу. Однако пользоваться этой методикой следует очень осторожно, чтобы не сдерживать вращение второго колеса. Такой способ обладает довольно высокой эффективностью и давно используется множеством автовладельцев. Хорошим вариантом также может быть применение отдельных рычагов ручного тормоза для каждого из ведущих колес, однако он используется только на некоторых видах внедорожников со специальной конструкцией.

Виды блокировки дифференциала

На сегодняшний день для устранения столь неприятного явления как пробуксовка одного из ведущих колес чаще применяют разные устройства блокировки дифференциалов. Устройства такого типа можно условно разделить на две группы:

  • дифференциалы с жесткой 100% блокировкой (локеры от англ. locker — «замок»);
  • дифференциалы повышенного трения (LSD — Limited Slip Differencial – дифференциалы ограниченного проскальзывания).

Каждый из этих типов устройств, использующихся для блокировки дифференциала, обладает определенными достоинствами и недостатками.

Основная цель, для достижения которой используется блокировка дифференциала – обеспечение ведущим колесам возможности для того, чтобы максимально полно использовать силу сцепления с опорной поверхностью для создания тяговой силы, которая необходима для движения машины. Независимо от конструкции механизма блокировки дифференциала, все устройства такого типа имеют одну задачу: обеспечить ведущим колесам нераздельное вращение и связать их между собой.

Особенности конструкции разных типов дифференциалов

Для того чтобы повысить проходимость машины при движении по бездорожью используют самоблокирующиеся дифференциалы, либо аналогичные устройства с принудительной ручной блокировкой.

Дифференциалы принудительной блокировки используются довольно часто. С помощью такого устройства водитель вручную останавливает на время вращение сателлитов и колеса транспортного средства начинают вращаться с одинаковой скоростью. При этом, стоит отметить, что заблокированный дифференциал при движении автомобиля способствует более интенсивному износу шин и значительно увеличивает расход топлива.

Когда взаимный поворот колес на одной оси с включенной блокировкой дифференциала будет больше, нежели это допускается упругой деформацией шин, происходит пробуксовка колес, длящаяся до того момента, пока одно из колес транспортного средства не оторвется от поверхности дороги. Это свидетельствует о том, что водителю не следует забывать о выключении блокировки дифференциала после того, как транспортное средство преодолело тяжей участок дороги и едет дальше в нормальном режиме. В некоторых конструкциях предусмотрена автоматическая разблокировка дифференциала или ограничение возможности приведения в действие механизма блокировки в зависимости от скорости.

Самоблокирующийся дифференциал

Для того чтобы несколько упростить процесс управления, используются самоблокирующиеся дифференциалы. На сегодняшний день, чаще всего используются четыре вида устройств, которые самостоятельно контролируют блокировку дифференциала:

1. Дисковая блокировка, для которой характерна конструкция с фрикционными муфтами. В зависимости от конкретного устройства, в его конструкцию входит одна либо две муфты.

  • В первом случае муфта расположена между одной из полуосей и коробкой дифференциала и когда оба колеса испытывают одинаковый уровень сопротивления, весь механизм вращается как одно целое, а трение в муфте отсутствует.
  • При наличии в конструкции двух муфт, для ее нормальной работы необходимо использование специального трансмиссионного масла или различных присадок к обычному маслу. Помимо того, периодически возникает необходимость регулировки в силу износа дисков.

2. Вязкостная блокировка, которая работает по такому же принципу, как и вышеописанная дисковая.

Схема вязкостной муфты:
1 — ведомая ступица; 2 — корпус муфты, связанный с приводным валом; 3 — ведомый диск; 4 — ведущий диск.

3. Винтовая блокировка, отличающаяся низким уровнем износа и использованием обычного трансмиссионного масла.

4. Кулачковая блокировка, которой также свойственна долговечность и возможность использования любых масел.

Преимущества и недостатки разных систем блокировки дифференциала

Главным недостатком жесткого варианта блокировки дифференциала считается его способность к постепенному разрушению трансмиссии. На трансмиссию во время движения автомобиля постоянно воздействуют знакопеременные силы – даже на скользком дорожном покрытии колеса падают в ямы, наезжают на кочки и проскальзывают при совершении поворота.

Если представить себе автомобиль, идущий в крутой подъем по глубокой глинистой колее, при блокировке всех дифференциалов, в какой-то момент времени, весь крутящий момент может быть передан только через одно колесо, расположенное ниже по склону. Как правило, в таких случаях происходит поломка полуосей.

Преимущество дифференциалов, блокировка которых происходит принудительно и осуществляется водителем вручную – они не влияют отрицательно на управляемость транспортного средства в обычном режиме, однако способны обеспечить максимально эффективную работу всех колес при включенной блокировке. Естественно, что многие водители, не обращая внимания на недостатки и сравнительно высокую стоимость таких устройств, выбирают чаще всего дифференциалы именно этого типа. В зависимости от завода-производителя, механизм приведения в действие дифференциала с принудительной блокировкой может быть пневматическим, вакуумным либо электрическим.

Ко второй группе относятся «умные» механизмы – самоблокирующиеся дифференциалы, которые также называют дифференциалами повышенного трения. При нормальных условиях движения транспортного средства устройство такого типа работает аналогично классическому дифференциалу, а в момент пробуксовки одного из колес машины – самостоятельно блокируются. В результате такой схемы действия крутящий момент продолжает поступать в оба колеса и машина способна продолжать движение.

Главным недостатком самоблокирующегося дифференциала является то, что при вхождении автомобиля в поворот такой механизм стремится крутить ведущие колеса машины с одинаковой скоростью. В итоге автомобиль пытается ехать прямо, несмотря на повороты руля, совершаемые водителем.

Тем не менее, самоблокирующийся дифференциал обладает и некоторыми весомыми преимуществами. Так, стоимость его сравнительно доступна, а монтаж проводится легко и быстро. Помимо того, устройство такого типа не требует от водителя каких либо дополнительных действий, помимо повышенной внимательности при выполнении тех или иных маневров. К тому же, самоблокирующийся дифференциал не способен передать весь крутящий момент на одно из колес, что практически полностью исключает вероятность поломки полуосей неопытным водителем.

Видео: блокировка дифференциала.

Вот на этом пожалуй и завершу свою статью. Надеюсь, что всё было понятно!

Что такое самоблок

Что такое самоблокирующийся червячный дифференциал?

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.

Дифференциал — это механическое устройство, которое передает крутящий момент с одного источника на два независимых потребителя таким образом, что угловые скорости вращения источника и обоих потребителей могут быть разными относительно друг друга. Такая передача момента возможна благодаря применению так называемого планетарного механизма. В автомобилестроении, дифференциал является одной из ключевых деталей трансмиссии. В первую очередь он служит для передачи момента от коробки передач к колёсам ведущего моста.

Принцип работы обыкновенного дифференциала

Почему для этого нужен дифференциал? В любом повороте, путь колеса оси, двигающегося по короткому (внутреннему) радиусу, меньше, чем путь другого колеса той же оси, которое проходит по длинному (внешнему) радиусу. В результате этого, угловая скорость вращения внутреннего колёса должна быть меньше угловой скорости вращения внешнего колеса. В случае с не ведущим мостом, выполнить это условие достаточно просто, так как оба колеса могут не быть связанными друг с другом и вращаться независимо. Но если мост ведущий, то необходимо передавать крутящий момент одновременно на оба колеса (если передавать момент только на одно колесо, то возможность управления автомобилем по современным понятиям будет очень плохой).

При жесткой же связи колёс ведущего моста и передачи момента на единую ось обоих колёс, автомобиль не мог бы нормально поворачивать, так как колеса, имея равную угловую скорость, стремились бы пройти один и тот же путь в повороте. Дифференциал позволяет решить эту проблему: он передаёт крутящий момент на раздельные оси обоих колёс (полуоси) через свой планетарный механизм с любым соотношением угловых скоростей вращения полуосей. В результате этого, автомобиль может нормально двигаться и управляться как на прямом пути, так и в повороте.

Читать еще:  Пыльник ШРУСа Рено Логан 2

Однако, ввиду физики устройства, у планетарного механизма есть очень нехорошее свойство: он стремится передать полученный крутящий момент туда, куда легче. Например, если оба колеса моста имеют одинаковое сцепление с дорогой и усилие, необходимое для раскручивания каждого из колёс одинаковое, дифференциал будет распределять крутящий момент равномерно между колёсами. Но стоит только появится ощутимой разнице в сцеплении колёс с дорогой (например, одно колесо попало на лёд, а другое осталось на асфальте), как дифференциал тут же начнёт перераспределять момент на то колесо, усилие для раскрутки которого наименьшее (то есть на то, которое находится на льду). В результате, колесо, находящееся на асфальте перестанет получать крутящий момент и остановится, а колесо, находящееся на льду примет на себя весь момент и будет вращаться с увеличенной угловой скоростью, причем планетарный механизм будет играть роль редуктора, повышающего скорость вращения этого колеса. Естественно, это явление сильно ухудшает проходимость и управляемость автомобиля. Ведь по логике вещей, в рассмотренной ситуации момент желательно передавать на колесо, расположенное на асфальте, чтобы автомобиль мог продолжить движение.

В полноприводных автомобилях дифференциалом обычно оборудованы два моста, а зачастую дифференциал можно обнаружить еще и между мостами (межосевой дифференциал). Таким образом, мы получаем схему трансмиссии, в которой присутствуют целых три дифференциала: два мостовых и один межосевой. Последний необходим для постоянного движения с полным приводом и передачей момента на все четыре колеса. Ведь в повороте колёса рулевого моста (обычно переднего) имеют совсем другие угловые скорости, нежели чем колёса заднего моста. Межосевой дифференциал призван передавать крутящий момент от коробки передач к обоим ведущим мостам с разным соотношением угловых скоростей. Такая схема с тремя дифференциалами является одной из самых распространённых схем для постоянного полного привода (Full time 4WD).

Возвращаясь к вышеописанному проблемному свойству планетарного механизма, интересно рассмотреть ситуацию, когда полноприводный автомобиль с межосевым дифференциалом одним из четырёх колёс попал на тот же лёд (или в скользкую яму). Что тогда произойдёт ? Дифференциал моста, колесо которого находится на льду, отдаст весь полученный крутящий момент на это колесо. Межосевой дифференциал, в свою очередь, тоже стремится передать крутящий момент туда, куда легче. Естественно, межосевому дифференциалу легче отдать момент на мост с прокручивающимся на льду колесом, нежели чем на мост, колёса которого имеют хорошее сцепление с дорогой и могут двигать автомобиль. В результате, весь крутящий момент от двигателя и коробки передач пойдёт на раскручивание единственного колеса, находящегося на льду. Остальные три колеса остановятся и не будут получать никакого крутящего момента от дифференциалов. Итог: из четырёх ведущих колёс осталось только одно, которое проскальзывает на льду — полноприводный автомобиль «застрял». Как же заставить дифференциалы передавать крутящий момент на колёса с более хорошим дорожным сцеплением? Для этого были разработаны различные способы частичной и полной, ручной и автоматической блокировки дифференциалов, которые будут рассмотрены ниже.

Основной целью блокировки дифференциала является передача необходимого крутящего момента обоим его потребителям (полуосям или карданам). Существуют принципиально разные методы решения данной задачи. В данном разделе мы рассмотрим способ частичной блокировки с помощью самоблокирующегося дифференциала. Другие способы частичной блокировки дифференциала можно посмотреть здесь, а с метод полной блокировки дифференциала можно ознакомится в разделе «Что такое принудительная блокировка?»

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 cамоблокирующегося 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.

— Мы производим и продаем Cамоблокирующиеся дифференциалы на следующие марки и модели автомобилей:

Как работает самоблокирующийся дифференциал

В этой статье мы рассмотрим такой важный узел в доработке трансмиссии любого автомобиля, как дифференциал.

Для начала, давайте вспомним для чего нужен и как устроен обычный дифференциал.

1 — полуось (приводной вал);

2 — ведомая шестерня главной пары;

3 — ведущая шестерня главной пары;

4 — шестерни полуосей (приводов);

Рис. 1. Дифференциал.

Итак, дифференциал служит для передачи крутящего момента от двигателя автомобиля к ведущим колёсам, его (момента) увеличения и для распределения потока мощности между ведущими колёсами.

Важнейшей функцией дифференциала также является возможность обеспечить разную скорость вращения правого и левого ведущего колеса автомобиля при прохождении поворотов.

Устройство простейшего дифференциала показано на рис.1: вращение от двигателя передается через ведущую шестерню главной пары к ведомой шестерне, которая жестко закреплена на корпусе дифференциала. Затем через установленные в корпусе шестерни-сателлиты вращение передается на полуосевые шестерни которые в свою очередь через приводные валы передают вращение колесам автомобиля.

Ключевым моментом в устройстве дифференциала является то, что установленные в корпусе дифференциала шестерни-сателлиты могут вращаться вокруг своей оси.

При движении автомобиля по прямой вращение от двигателя через главную пару шестерен передается на корпус дифференциала, который вращаясь предает крутящий момент ведущим колёсам через шестерни-сателлиты и полуосевые шестерни. При этом сателлиты в корпусе дифференциала не вращаются вокруг своей оси, потому что колёса автомобиля вращаются с одинаковой скоростью и проходят одинаковый путь.

Рис. 2. Траектории движения колес автомобиля в повороте.

При движении в повороте (рис. 2) внутреннее ведущее колесо движется по дуге меньшей длины, чем наружное соответственно для того чтобы проделать путь разной длины за одинаковое время ведущие колёса должны вращаться с разной скоростью. В этой ситуации увеличивается сопротивление вращению у внутреннего колеса и его привода, внутренняя полуосевая шестерня вращается медленнее наружней, заставляя сателлиты в корпусе дифференциала поворачиваться вокруг своей оси, позволяя приводам и колесам вращаться с разной скоростью.

При движении по покрытию с однородными сцепными свойствами дифференциал прекрасно справляется со своими основными функциями, однако, Представьте ситуацию, когда автомобиль с обычным, или, как принято его называть, свободным, дифференциалом движется прямо по асфальту и одно из его ведущих колёс попадает на участок дороги со слабыми сцепными свойствами (снег, лед, жидкая грязь, пятно масла, и тд.). В таком случае колесо с плохим сцеплением с дорогой начнет пробуксовывать, в то время как колесо, стоящее на асфальте и имеющее лучшее сцепление с дорогой, останется неподвижным. Вся мощность от двигателя через дифференциал будет передаваться на буксующее колесо и автомобиль потеряет ход и не сможет продолжить движение. Похожая ситуация возникает при «агрессивном» прохождении поворотов, когда внутренне повороту колесо имеет худшее сцепление с покрытием, чем внешнее и начинает пробуксовывать. В результате значительная часть мощности двигателя тратится на пробуксовку одного из ведущих колес, а скорость прохождения поворота падает.

Один из способов решения описанных проблем – ограничение относительной свободы вращения между приводами правого и левого ведущих колёс. Для этого и служат Дифференциалы Повышенного Трения (далее ДПТ). Ниже мы рассмотрим дифференциал повышенного трения винтового типа.

Одним из наиболее распространенных типов ДПТ является винтовой (червячный) дифференциал повышенного трения.

Существует несколько разновидностей таких дифференциалов, рассмотрим подробнее дифференциал системы Quaife, названный так по имени его изобретателя, английского инженера Rod Quaife.

Рис. 4. Силы действующие в винтовом дифференциале.

На рисунке 4 показано внутреннее устройство такого дифференциала. Сердцем конструкции являются шестерни сателлиты. Они расположены в посадочных местах корпуса дифференциала. Всего в простейшем винтовом дифференциале сателлитов шесть штук. Они находятся в постоянном зацеплении с полуосевыми шестернями, также сателлиты левой стороны попарно зацеплены с сателлитами правой стороны. Все шестерни в дифференциале имеют спиральные или винтовые зубья, отсюда и название такого типа дифференциала.

Давайте подробнее рассмотрим, как он работает. В условиях, когда оба ведущих колеса автомобиля имеют одинаковое сцепление с дорожным покрытием винтовой дифференциал, работает как обычный, свободный. Главная пара вращает корпус дифференциала, сателлиты и полуосевые шестерни при этом неподвижны относительно корпуса дифференциала и друг друга, крутящий момент равномерно распределяется между ведущими колёсами.

Теперь, рассмотрим пример, когда сцепление правого ведущего колеса автомобиля с покрытием ухудшается и оно начинает пробуксовывать, в такой ситуации сопротивление вращению левого колеса относительно правого увеличивается (для того чтобы провернуть его нужен больший крутящий момент) и левая полуосевая шестерня начинает вращаться относительно корпуса дифференциала против часовой стрелки (направление вращения показано зелеными стрелками на рис.), передавая вращение на находящиеся с ней в зацеплении сателлиты левой стороны, которые вращаются по часовой стрелке, а сателлиты правой стороны против часовой и соответственно правая полуосевая шестерня вращается относительно левой по часовой стрелке. При этом в зубчатых парах возникают силы, стремящиеся раздвинуть шестерни (направления сил показаны красными стрелками на рисунке). Сателлиты как мы помним установлены в гнёздах корпуса дифференциала, под воздействием возникающих в зубчатых парах сил сателлиты прижимаются торцами и вершинами зубьев к стенкам посадочных гнезд в корпусе дифференциала. Возникающее при этом трение затрудняет вращение сателлитов, а соответственно и левой полуосевой шестерни относительно корпуса дифференциала чем и достигается эффект частичной блокировки дифференциала.

Силы, возникающие в зубчатых соединениях и стремящиеся прижать сателлиты к их посадочным местам при этом напрямую зависят от величины крутящего момента, проходящего в настоящее время через дифференциал и от разницы в сопротивлении вращению между ведущими колёсами. Другими словами, как только крутящий момент, необходимый для вращения одного колеса становится меньше (колесо буксует), чем момент нужный для вращения другого винтовой дифференциал автоматически перераспределяет его в пользу колеса с лучшим сцеплением. Перераспределение момента происходит плавно и на колесо с лучшим сцеплением при этом передается ровно столько момента, сколько необходимо для того чтоб оно начало вращаться.

Максимальный коэффициент блокировки винтового дифференциала зависит от профиля зубьев сателлитов и количества сателлитов в дифференциале (чем больше количество сателлитов, тем большей будет суммарная площадь пятна контакта их с корпусом дифференциала) и как правило находится в пределах 3-5. Тут необходимо пояснить, что же такое коэффициент блокировки дифференциала.

Коэффициент блокировки — это отношение крутящего момента на отстающем (с лучшим сцеплением с покрытием) колесе, к моменту на колесе, забегающем (пробуксовывающем).

Значение коэффициента К=5, к примеру, означает что дифференциал способен направить в пять раз больший момент к тому ведущему колесу, которое имеет лучшее сцепление с дорогой в данный момент.

В случаях, когда разница крутящих моментов между ведущими колесами отсутствует, но ведущие колёса вращаются с разной скоростью к примеру, в повороте червячный дифференциал повышенного трения ведет себя также, как и обычный, «открытый» дифференциал. Таким образом работа винтового дифференциала практически не влияет на управляемость автомобиля при прохождении поворотов.

В отличие от других типов ДПТ винтовой дифференциал не имеет в своей конструкции быстроизнашивающихся частей, таких как фрикционы и не требует использования специальных масел в эксплуатации.

У винтового дифференциала и есть один недостаток. В случае, когда момент, необходимый для вращения буксующего колеса равен нулю, например, при диагональном вывешивании дифференциалу становится нечего перераспределять и колесо просто буксует. В современных винтовых ДПТ от этого недостатка удалось частично избавиться, введя в конструкцию пакет распорных тарельчатых шайб установленных между шестернями полуосей.

Рис.5. Пакет тарельчатых шайб.

Создаваемое шайбами усилие прижимает шестерни полуосей к корпусу дифференциала, не давая им совсем уж свободно проворачиваться в корпусе, благодаря этому даже если одно из ведущих колёс висит в воздухе для поворота шестерни привода этого колеса относительно корпуса дифференциала требуется некоторый момент. Соответственно, дифференциал частично заблокируется и передаст на другое ведущее колесо момент от двигателя. Развиваемое шайбами распорное усилие называется «преднатягом» самоблокирующегося дифференциала. Тарельчатые шайбы по сути единственная подверженная износу и требующая периодической замены деталь винтовой «блокировки», при их износе усилие преднатяга снижается и со временем при диагональном вывешивании он начнет вести себя как обычный открытый дифференциал, если одно из ведущих колёс повиснет в воздухе. Впрочем, во всех остальных случаях винтовой дифференциал продолжит выполнять свои функции.

Подытожим все выше сказанное:

Винтовой дифференциал дает следующие преимущества:

  1. Увеличение проходимости автомобиля на покрытиях с различным уровнем сцепления.
  2. Дифференциал не требует специальных смазочных материалов
  3. Не требуется периодическое обслуживание дифференциала
  4. Не теряется комфорт и простота управления автомобиля

Недостатки:

Этот дифференциал не поможет Вам, если одно из ведущих колес вывешено. Однако, этот недостаток может устранен, если использовать дифференциал с преднатягом.

Рекомендуем такой тип дифференциала для гражданских автомобилей. Для тех, кто увлекается туризмом и автомобильными видами спорта рекомендуем обратить внимание на винтовые дифференциалы с преднатягом.

Как работает самоблокирующийся дифференциал и как он влияет на управляемость автомобиля

Самоблокирующийся дифференциал: история, технические данные, видео

Может этой технологии и 80 лет, но ее эффективность доказана временем и показателями прироста производительности, который говорит сам за себя

Загляните под любой современный автомобиль, и скорее всего, вы обнаружите там самоблокирующийся дифференциал. Устройство, разработанное для равномерного распределения мощности между полуосями колес. Схема получила широчайшее распространение благодаря качеству передаваемого с двигателя крутящего момента, равномерному разделению передаваемой между приводами мощности и возможности улучшения технических характеристик девайса. Этот тип дифференциала можно встретить как на спортивных автомобилях типа Mazda MX-5, так и на полноприводных внедорожниках типа Land Rover.

Краткое видео от одного из ведущих мировых автоизданий Auto Express даст нам представление и более подробную информацию о технологии самоблокирующегося дифференциала, его истории и преимуществах перед другими схожими технологиями.

Отдельно скажем, что дифференциалы с функциями самоблокировки позволяют дать ведущим колесам некоторую свободу, при этом они способны полностью ограничить мощность, идущую на одно из колес, уменьшая пробуксовку и позволяя добиться большего сцепления с дорогой.

История появления самоблокирующегося дифференциала

Данный тип дифференциала был разработан в 1930-х годах на полях скоростных сражений гоночной серии Формула 1 конструкторами компании Auto Union и главной целью созданной технологии, как и в наши дни являлось уменьшение пробуксовки колеса при экстремальных значениях мощности на полуоси путем возможности выходных валом вращаться с разным скоростями, в тоже время уменьшая разницу в этих скоростях.

Как работает самоблокирующийся дифференциал?

Самоблокирующийся дифференциал совмещает две концепции- свободную и блокируемую систему дифференциалов. Он способен функционировать большую часть времени как обычный дифференциал, а в нужный момент автоматически блокироваться, когда происходит проскальзывание одного из колес. Блокировка достигается с помощью вязкостной муфты или фрикционной муфты, или сложной системы гидророторного типа. В военных автомобилях ставятся зубчатые или кулачковые самоблокирующиеся дифференциалы.

Дифференциал данного типа встречается как на заднеприводных автомобилях, так и на переднеприводных машинах.

На полноприводных внедорожниках система, пришедшая из спорта, дает неожиданные преимущества и раскрывается по новой, с другой стороны, повышая проходимость машины путем перераспределения крутящего момента между каждым из колес автомобиля и стабилизируя движение автомобиля на скользкой поверхности.

Неоспоримые преимущества механического дифференциала особенно хорошо видны на фоне его электронных заменителей.

Есть у самоблокирующихся дифференциалов и свои недостатки

Чисто механические дифференциалы повышенного трения являются реактивными. То есть, они не блокируются, пока не произошла пробуксовка колеса.

Таким образом некоторые компании переходят на симбиоз механико-электрические самоблокирующиеся дифференциалы с электронным управлением преимущества которого состоят в том, что повышается тяга в повороте, и степень блокировки дифференциала можно мгновенно поднастроить под постоянно меняющиеся условия движения автомобиля.

Например, если компьютер определяет, что в повороте у автомобиля избыточная поворачиваемость, он может сильнее заблокировать дифференциал, чтобы стабилизировать автомобиль.

Недостатки, как и в обычном дифференциале ограниченного скольжения, крутящий момент смещен в сторону более медленно вращающегося колеса.

Виды блокировок дифференциала

Блокировка дифференциала – это дополнительное конструктивное решение, позволяющее компенсировать его основные недостатки. Если на сухой ровной дороге дифференциал обеспечивает безопасное маневрирование и комфорт, то при выезде на пересеченную местность или во время движения по скользкому дорожному покрытию он может вообще лишить автомобиль возможности передвигаться. Чтобы этого не происходило, необходимо ограничить функциональность узла или полностью отключить его на некоторое время. Но методы блокировки дифференциала настолько разнообразны, что нужно рассмотреть основные из них по отдельности.

  1. Главный недостаток дифференциала
  2. Типы блокировки
  3. Виды блокирующих устройств
  4. Кулачковое блокирующее устройство
  5. Самоблокирующийся дифференциал и его разновидности
  6. Дисковый механизм
  7. Червячный механизм
  8. Вискомуфта
  9. Электронная блокировка
  10. Подведем итог

Главный недостаток дифференциала

Дифференциал служит для распределения крутящего момента, поступающего от главной передачи, между полуосями ведущих колес. Крутящий момент постоянен, но соотношение его величины на ведущих колесах в определенных ситуациях должно быть различным.

Эта функция важна, когда автомобиль входит в поворот: внешнее колесо движется по большему радиусу и, соответственно, проходит за равный промежуток времени больший путь, чем внутреннее колесо. Чтобы «успеть» это сделать, угловая скорость внешнего колеса на время прохождения поворота должна повышаться.

Из-за смены направления движения центр тяжести автомобиля смещается в сторону поворота. В результате увеличивается сила сопротивления качению, и внутреннее колесо оказывается под большей нагрузкой, чем внешнее. Оно снижает скорость, дополнительно нагружая свою полуось.

На этом этапе в корпусе дифференциала из-за снижения угловой скорости более нагруженной полуоси внутреннего колеса начинают вращаться сателлиты. Они сообщают больший крутящий момент второй полуоси. Внешнее колесо повышает угловую скорость пропорционально тому, насколько ее снизило внутреннее колесо. Благодаря точному соотношению угловых скоростей машина проходит поворот плавно, без прыжков и пробуксовки.

Тот же принцип распределения крутящего момента действует в ситуации, когда одно из колес буксует в грязи, на льду или попадает на ухаб. Оно получает больший крутящий момент, ослабляя тяговую мощность колеса, находящегося в хорошем сцеплении с дорогой. Критическая ситуация может возникнуть при распределении в процентном соотношении 0% к 100%: автомобиль перестанет двигаться.

Чтобы машина сдвинулась с места, необходимо перераспределить крутящий момент, сообщив большее его значение нагруженному колесу. При работающем дифференциале сделать это невозможно. Поэтому его частично или полностью блокируют.

Типы блокировки

Блокировать работу механизма можно методом прямого соединения его корпуса с нагруженной полуосью или ограничив возможность сателлитов вращаться.

Блокировка имеет следующие виды:

  1. Полная: величина передаваемого крутящего момента достигает 100 %. Детали узла соединяются жестко, лишая его возможности выполнять свои функции.
  2. Частичная: крутящий момент в определенном соотношении распределяется дифференциалом принудительно и за счет ограничения работы его составных частей.

Ручная блокировка дифференциала полноприводного автомобиля

В зависимости от степени участия водителя, блокировка дифференциала может производиться в ручном или автоматическом режиме:

  1. Принудительную блокировку выполняет водитель по мере необходимости (ручная блокировка). Для этого используют кулачковый дифференциал.
  2. Самоблокирующийся дифференциал накладывает ограничения на работу автоматически (автоматическая блокировка). Необходимость блокировки и ее степень определяются разностью крутящих моментов на полуосях ведущих колес или их угловых скоростей. Некоторые разновидности таких систем используют датчик блокировки дифференциала.

Виды блокирующих устройств

Устройство блокировки узла зависит от его типа и применяемого механизма. Различный функционал накладывает ограничения и определяет возможность использования в межколесных или межосевых дифференциалах.

Кулачковое блокирующее устройство

Принудительная блокировка ручным способом осуществляется кулачковой муфтой (на рис. выделена желтой окружностью). Муфта выполняет полную блокировку механизма, жестко соединяя его корпус с нагруженной полуосью.

Кулачковый дифференциал приводят в действие следующие виды приводов:

  1. механический;
  2. гидравлический;
  3. пневматический;
  4. электрический.

Они включаются с помощью рычажного механизма или специальной кнопки на приборной панели (для электропривода).

Благодаря универсальности кулачковый дифференциал применяют на межосевых межколесных механизмов.

Самоблокирующийся дифференциал и его разновидности

Устройство самоблокирующегося (автоматического) дифференциала использует принцип повышения сил трения при изменении условий нагрузки на полуоси ведущих колес. Поэтому его другое название – “дифференциал повышенного трения” или LSD (Limited Slip Differential).

Червячный дифференциал повышенного трения Torsen

Самоблокирующийся дифференциал имеет четыре основные разновидности, зависящие от способа увеличения трения:

  1. дисковый;
  2. червячный;
  3. вискомуфта;
  4. электронная блокировка.
Дисковый механизм

Дифференциал повышенного трения, в котором применяется дисковая муфта, использует принцип автоматической блокировки при изменении угловых скоростей полуосей: чем больше их разность, тем выше степень перераспределения крутящего момента.

Читать еще:  Реверсивное движение — что это и зачем нужно

Дисковый дифференциал

В LSD этого вида трение создается между пакетами фрикционных дисков. Один фрикционный пакет имеет жесткое соединение с чашкой дифференциала, другие – с полуосями.

При равных скоростях вращения ведущих колес фрикционные пакеты вращаются с одинаковой скоростью. Когда угловая скорость меняется, диски ускоряющейся полуоси передают часть крутящего момента на другую полуось (частичная блокировка) за счет увеличивающейся силы трения с фрикционным пакетом корпуса (чашки).

Степень сжатия в дисковом дифференциале бывает постоянная (осуществляемая пружинами) или переменная (регулируемая гидроприводом).

Червячный механизм

Сателлиты и полуоси, имеющие в качестве привода червячную передачу, нашли широкое применение для создания LSD, который блокируется за счет разности крутящих моментов.

Такая система LSD с червячным приводом называется Torque Sensing (чувствительность к крутящему моменту) или сокращенно – Torsen. Принцип работы червячного механизма предельно прост: повышение крутящего момента на одной полуоси приводит к частичной блокировке и его передаче на другую полуось. При этом никаких дополнительных систем или узлов не требуется: червячный узел является изначально самоблокирующимся за счет свойств привода, в котором червячную шестерню не могут приводить в движение другие шестерни.

Червячный привод используют в межколесных и межосевых дифференциалах различных типов машин.

Вискомуфта

Вискомуфта состоит из набора близко размещенных между собой перфорированных дисков, помещенных в герметичный корпус с силиконовой жидкостью, которые соединены с чашкой и приводным валом.

Вискомуфта

При равенстве угловых скоростей узел работает в обычном режиме. Его блокировка происходит, когда скорость вращения вала увеличивается: диски, расположенные на нем, увеличивают скорость вращения и, перемешивая силикон, приводят к его затвердеванию. Диски чашки принимают и передают крутящий момент на другой вал, усиливая его тяговую мощность.

LSD, функции блокировки в котором выполняет вискомуфта, имеет большие габаритные размеры и применяется в межосевых дифференциалах. Также вискомуфта может работать в полноприводном автомобиле в качестве дифференциала, полностью выполняя его функционал.

Но у нее есть серьезный недостаток: возможный перегрев и периодическая несовместимость с системой ABS. Это привело к тому, что в современных автомобилях вискомуфта используется крайне редко.

Электронная блокировка

Дифференциал повышенного трения, в котором используется система электронной блокировки, реагирует на изменение угловых скоростей ведущих колес.

Управление дифференциалом производится с помощью программного обеспечения. В случае увеличения скорости вращения одного колеса в тормозной системе создается давление, и его скорость снижается. При этом тяговая мощность становится выше, а крутящий момент передается на другое колесо.

Таким образом,дифференциал не оснащается дополнительными элементами и не блокируется, то есть не является LSD по сути. Перераспределение крутящего момента и выравнивание угловых скоростей производится под действием тормозной системы, которая программно управляется антипробуксовочной системой.

Подведем итог

Блокировка дифференциала – важная функция, обеспечивающая безопасность движения и улучшающая управляемость автомобиля в критических ситуациях. Возможность автоматически заблокировать буксующее колесо или ось освобождает водителя от дополнительных действий при смене дорожного покрытия.

Описание работы самоблокирующегося дифференциала на «Лада Веста»

Для успешной работы имитации блокировки на «Ладе Веста» механизм включает в себя такие компоненты, как насос, блок управления, датчики частоты вращения на колесах и электромагнитные клапаны в их тормозных контурах.

Водителей нередко интересует вопрос, имеет ли смысл покупать самоблокирующийся дифференциал на «Весту», и как отразится на автомобиле его отсутствие. Далеко не все владельцы машины понимают, насколько важная роль отводится этому компоненту.

Что такое самоблок

Блокировка дифференциала на «Лада Веста СВ Кросс» полезна в случаях, когда его работа в стандартном режиме не позволяет автомобилю двигаться. К таким ситуациям относятся пробуксовка в песке, снегу, в лужах или других препятствия на пересеченной местности. Оказавшись на бездорожье, машина будет периодически пробуксовывать, застревая разными осями привода на камнях, в ямах и в грязи.

Что такое самоблок на «Лада Веста СВ Кросс»

Именно в такой ситуации раскрывается главный изъян в работе дифференциала. Из-за своего устройства механизм настроен передавать крутящий момент именно на то колесо, которое проще всего раскрутить. Для машины на ровной дорожной поверхности это не будет проблемой, пока все колеса имеют одинаковую степень сцепления с дорогой.

Однако когда одна из осей привода бессильно буксует на месте, дифференциал в стандартном режиме начнет распределять крутящий момент именно в ее пользу вместо того, чтобы заставить сильнее работать колесо со стабильным сцеплением. В результате автомобиль теряет возможность выбраться из ловушки за счет той оси приводного вала, которая может придать ему движение.

Функции и назначение дифференциала

Дифференциалом называется механизм трансмиссии, предназначенный для передачи и распределения крутящего момента между приводными валами. В зависимости от того, является ли автомобиль передне- или заднеприводным, дифференциал располагается в картере коробки передачи или корпусе ведущего моста соответственно. На полноприводных машинах механизм устанавливается между приводными валами, распределяя крутящий момент на них, а также может дополняться межосевым.

Дифференциал в разборе

Заводская задача дифференциала состоит в распределении постоянного крутящего момента от коробки передач между ведущими колесами. Работа этого механизма поддерживает управляемость автомобиля на поворотах и маневрах. Когда машина сворачивает в сторону, одно колесо преодолевает большее расстояние, чем то, что расположено на другом конце оси. Соответственно, крутящий момент от коробки передач должен передаваться преимущественно на колесо, которое отвечает за разворот автомобиля.

Типы блокировки и как их менять

Существует несколько принципов действия блокировки на дифференциал Lada Vesta, предполагающих различные уровни ограничения его работы:

  • Полная. В этом режиме механизм начинает одинаково распределять крутящий момент между осями вместо ускорения вращения одной из них. Здесь функционал дифференциала сводится к роли обыкновенной муфты. Полная блокировка ухудшает управляемость автомобиля, потому ее не рекомендуется включать раньше, чем машина прекратит или сильно замедлит свое движение, иначе велик риск поломки трансмиссии.
  • Частичная. При такой блокировке работа шестерен дифференциала замедляется, что увеличивает тягу на пассивном колесе оси.

Как менять дифференциал

Функционал распределительного механизма может ограничиваться в автоматическом режиме либо требовать действий водителя для регулировки его работы в зависимости от типа блокировки:

  • Принудительная, она же ручная, совершается водителем с помощью привода, который меняет раздачу крутящего момента между колесами оси. Используется для преодоления машиной труднопроходимых участков. Имитация подобного блока работает и на «Ладе Весте» в виде системы электронной стабилизации и контроля тяги.
  • Самоблокировка является автоматизированной функцией дифференциала, которая срабатывает, когда фиксируется разница между вращением разных колес приводного вала.

Как работает блокировка на «Весте»: используется ли имитация

Дифференциал «Лада Веста» регулируется за счет электронной системы стабилизации, которая успешно имитирует работу блокировки. Благодаря ей «Лада Веста» получает повышенную проходимость на бездорожье, не уступающую той, что достигается при самоблоке.

Как работает блокировка на «Весте»: используется ли имитация

Ее циклическое действие происходит в несколько этапов:

  1. Сначала блок управления на основании сигналов датчиков вращения колес производит закрытие переключающего клапана.
  2. После этого открывается клапан высокого давления в системе ABS, чей насос передает его на тормозную жидкость и этим блокирует вращение ведущего колеса.
  3. Удержание давления происходит, когда насос прекращает свою работу после фиксации достижения тормозного усилия.
  4. Сброс давления осуществляется, когда устанавливается устойчивое сцепление буксующего колеса с поверхностью. Тогда процесс из первого этапа оборачивается вспять, закрывая клапан высокого давления и открывая переключающий.

Об установке самоблока на передний привод

Установка автоматической блокировки дифференциала на «Весте» не имеет смысла из-за ориентированности переднеприводного автомобиля на ровное дорожное покрытие.

Изменение принципа распределения крутящего момента между колесами передней оси провоцирует ускоренный износ покрышек. К тому же есть риск, что работа дифференциала будет блокироваться при каждом повороте.

Стоимость самоблока на Lada Vesta

Водителю, который захочет купить самоблокирующийся дифференциал на «Весту», а также на модели СВ и «Кросс», рекомендуется искать дисковые или винтовые механизмы. Последние считаются более дешевыми изделиями, продаваясь по цене от 6 до 10 тыс. рублей. Дисковые дифференциалы встречаются в продаже с ценником в 11-15 тыс. рублей. Среди них самый большой спрос приходится на продукцию AVT и Val Racing.

Самоблоки: все, что вам нужно знать

Создание универсального механизма, идеально работающего в любых условиях, — голубая мечта каждого конструктора. Однако выверенное на бумаге решение на практике обязательно обрастает своими «но». Иногда случаются парадоксы: достоинство и главное предназначение узла в определенных условиях становятся его недостатками. Характерный пример — свободный дифференциал.

Ахиллесова пята

Для простоты понимания проблемы свободных дифференциалов, используемых на большинстве автомобилей, рассмотрим пример с их межколесными представителями — поскольку межосевые собратья на полноприводных машинах работают аналогично.

Межколесный дифференциал обеспечивает разность частот вращения ведущих колес в повороте. Это важно для борьбы с так называемым паразитным крутящим моментом и для сохранения управляемости автомобиля. Ведь в повороте внешнее колесо идет по более длинной дуге, нежели внутреннее, и при равенстве частот вращения неизбежна пробуксовка.

Схема работает гладко, пока одно из колес не теряет сцепление с дорогой. К примеру, когда правые колёса автомобиля стоят на асфальте, а левые — на льду. В силу своей конструкции обычный дифференциал имеет чрезмерную свободу. Стоящее на льду колесо будет беспомощно вращаться, а опирающееся на асфальт останется неподвижным.

Стремление решить проблему привело инженеров к созданию дифференциалов двух новых видов — с принудительной блокировкой и самоблокирующихся, повышенного трения (LSD, Limited-Slip Differential). Вторая группа получила большее распространение. Такие дифференциалы работают автономно и не требуют какого-либо внешнего привода. Их устанавливают серийно на многие спортивные легковые автомобили и кроссоверы. А можно самому приобрести и установить самоблок на свою машину. Самые ходовые — червячные (винтовые) и дисковые.

Дифференциалы LSD делятся на две группы по принципу действия: срабатывающие от изменения крутящего момента и от разницы угловых скоростей. Винтовые относятся к первой, а дисковые — ко второй.

Дискотека

Вариантов конструкции дисковых самоблоков масса, но основа их едина: в обычный свободный дифференциал добавлены два пакета фрикционных дисков, которые обеспечивают блокировку узла при пробуксовке одного из ведущих колес.

Каждый пакет расположен между корпусом дифференциала и одной из полуосевых шестерён. По конструкции он напоминает фрикционные муфты в автоматических коробках. Одна часть дисков в пакете находится в зацеплении с полуосевой шестерней, а другая — с корпусом дифференциала. При обычном движении автомобиля (например, в повороте) фрикционы разжаты и самоблок никак себя не проявляет: сателлиты обеспечивают разную частоту вращения колес. Но при пробуксовке одного из колес пакеты дисков сжимаются — и полуосевые шестерни обретают прямую связь с вращающимся корпусом дифференциала.

Основное сжатие дисков происходит за счет осевого смещения шестерней полуоси. Последние являются конусными, как и шестерни сателлитов. При передаче момента через такое зубчатое зацепление кроме центробежной силы возникает и осевая. Она стремится развести шестерни. Сателлиты закреплены на своих осях и не могут смещаться. Зато на это способны их полуосевые сёстры, ведь они подвижны на шлицах приводов колес. В результате расхождения к стенкам дифференциала шестерни сжимают свои пакеты фрикционов.

В некоторых самоблоках первоначальное поджатие фрикционов обеспечивает пружина между полуосевыми шестернями. В других вместо них использованы конические пружинные кольца, которые также создают определенный преднатяг. Есть конструкции с замысловатым центральным блоком (см. схему 1), в котором ось сателлитов при смещении, к примеру, во время резкого ускорения автомобиля разжимает большие полукольца — и они сдавливают пакеты фрикционов. Это происходит в дополнение к их сжатию полуосевыми шестернями при пробуксовке колеса.

Червоточина

Среди червячных самоблоков наибольшую известность получил дифференциал Torsen. Его название произошло от английского термина torque sensitive, «чувствительный к крутящему моменту». Такой дифференциал первого типа (Т1) был изобретен еще в 1958 году, тем не менее возможности этой конструкции по сей день остаются непревзойденными.

От свободного дифференциала конструкция Т1 отличается очень сильно. Роль привычных сателлитов играет замысловатая червячная передача, густо «наросшая» поверх полуосевых шестерен. Благодаря особенности своей работы она способна блокировать дифференциал. Дело в том, что червячная передача необратима: перенос момента возможен только от ведущего звена (червяк) к ведомому (полуосевая шестерня). То есть при пробуксовке колеса его полуосевая шестерня не сможет провернуть червяк из-за больших сил трения.

В корпусе Торсена Т1 закреплено три пары поперечных червяков (сателлитов), которые соединены между собой отдельными прямозубыми шестернями, расположенными по краям их осей. Одновременно каждый парный червяк находится в зацеплении со своей полуосевой шестерней. При движении автомобиля в повороте вся эта красота работает подобно сателлитам свободного дифференциала, обеспечивая необходимую разность частот вращения колес. Но как только момент на одном из колес меняется из-за потери сцепления с дорогой, червячная передача блокируется. Причем дело даже не доходит до физической пробуксовки «слабого» колеса.

Torsen второго типа (T2) устроен проще. Похожий принцип работы имеет самоблокирующийся дифференциал Quaife, запатентованный в 1965 году. Одна из вариаций подобной конструкции показана на схеме 3. Два ряда винтовых сателлитов расположены продольно в корпусе дифференциала. Каждый из них находится в зацеплении со своей осевой шестерней. При этом сателлиты из разных рядов также соединены попарно. По архитектуре и принципу действия эта конструкция напоминает червячную передачу в Торсене Т1, но с продольным расположением. В зависимости от модели такого самоблока, в нем может быть от трех до пяти пар сателлитов.

При движении автомобиля в повороте продольный пакет сателлитов работает так же, как его сородичи в обычном дифференциале. При пробуксовке колеса в винтовых зацеплениях возникают осевые и радиальные силы. Они как бы распирают полуосевые шестерни и их сателлиты, прижимая их торцами к корпусу дифференциала. В отличие от схемы Т1, у Т2 червяки не закреплены на отдельных осях, а стоят в подобии колодцев. В итоге возникает целый ряд пар трения. Во‑первых, это полуосевые шестерни и стенки дифференциала, а во‑вторых — сателлиты и их колодцы. Причем червяки распирает в них так, что они контактируют со стенками в продольном и поперечном направлениях. Все эти силы трения суммарно блокируют дифференциал.

На своем месте

Подбор самоблока зависит от режима эксплуатации машины. Если это обычная повсе­дневная езда и любительские соревнования в различных дисциплинах, то первым делом нужно изучить все существующие модификации автомобиля. Возможно, что некоторые версии получают LSD на заводском конвейере, но не поставляются на наш рынок. В этом случае можно заказать самоблок по каталогу или поискать бывший в употреблении. Лучше брать новый: это дороже, но будет уверенность, что он встанет на автомобиль как родной. Еще важнее другое: производитель тестировал машину с таким дифференциалом, подбирал его вид (дисковый или винтовой) и характеристики, чтобы по-настоящему раскрыть потенциал машины.

Случаются парадоксы: достоинство узла в определенных условиях становится его недостатком

Если заводского варианта нет, то предпочтительнее взять винтовой дифференциал типа Torsen T2/Quaife. Он проще и значительно дешевле версии T1, но при этом не сильно отстает по характеристикам. Аналогичные дифференциалы предлагает масса других производителей. Среди достоинств такого самоблока — быстрое, но мягкое и прогнозируемое срабатывание, широкий диапазон изменения момента на колесах, внушительный ресурс и надежность. При подборе дифференциала рекомендуется ограничиться преднатягом до 7 кг. Иначе его ресурс будет заметно ниже из-за повышенного износа внутренних элементов — без получения заметных ездовых дивидендов.

Если же нужна подготовка под професси­ональный уровень соревнований на бездорожье и треке, лучше выбрать дисковый самоблок. Рынок предлагает много подобных узлов. Частенько такие самоблоки имеют преднатяг от 10 кг. Благодаря этому они отлично работают в условиях соревнований — но при этом крайне непрактичны в повседневной езде, так как блокируются слишком рано и жестко. Дисковые дифференциалы проще переваривают высокую степень преднатяга, однако она достаточно быстро проседает. Для ее восстановления потребуется снятие и полная разборка узла.

КЛАССОВОЕ ДЕЛЕНИЕ

Коэффициент блокировки (КБ) — одна из двух основных характеристик самоблокирующегося дифференциала. КБ характеризует соотношение моментов на отстающем колесе (имеет хорошее сцепление с дорогой) и на забегающем (потеряло сцепление). Для свободного межколесного дифференциала он равен единице — дифференциал всегда делит крутящий момент между осями поровну. Для самоблоков КБ обычно составляет от 1 до 5. То есть при наивысшем коэффициенте такой дифференциал может реализовать на отстающем колесе в пять раз больше крутящего момента, чем на забегающем.

Некоторые производители указывают КБ в процентах. Если конкретный дифференциал имеет коэффициент 30%, то он может передать максимум 65% момента на колесо с лучшим сцеплением (стандартные 50% плюс 30% от оставшейся половины, то есть еще 15%). Если КБ равен 70%, то этому колесу достанется до 85% усилия (50% + 35%).

КБ зависит от конструктивных особенностей дифференциала. Для червячных (винтовых) узлов это в первую очередь угол нарезки зубьев на шестернях, а для дисковых — конфигурация фрикционов.

Другая важная характеристика дифференциала — преднатяг. Чем он больше, тем значительнее первоначальный момент внутреннего трения в узле. В основном он зависит от тех же особенностей, что и КБ. Однако современные самоблоки всё чаще имеют в своей схеме регулировочные шайбы. Они стоят между полуосевыми шестернями и дополнительно их распирают, увеличивая преднатяг, который можно подгонять под любые условия эксплуатации.

Дополнительный плюс конструкции с шайбами — возможность продлить жизнь дифференциала. Со временем неизбежен износ зубьев червяков и фрикционных дисков, который снижает преднатяг и эффективность работы узла. Замена пружинных конических шайб, которые тоже ослабевают, вновь взбодрит самоблок, если подобрать необходимое количество шайб и их толщину. Важно учитывать, что увеличенный преднатяг всегда повышает нагрузку на любой дифференциал, что неизбежно усиливает его износ и сокращает ресурс.

Проходимость для «легковушки»: виды блокировок дифференциала и их применение

Кондуктор, нажми на тормоза.

Дифференциал — непременный атрибут любого автомобиля, имеющего пару ведущих колес, между которыми механическим способом распределяется крутящий момент от одного источника (двигателя). Исключение — картинг, где техника прохождения поворотов основана на скольжениях ведущих колес, а вопросы надежности и долговечности волнуют кого-либо в последнюю очередь. Практически любой свободный дифференциал представляет собой нехитрый планетарный механизм, позволяющий правому и левому колесам реализовать равный крутящий момент при различной скорости вращения, без чего не обойтись при поворотах. Но в этом и главный недостаток: стоит одному из колес вывеситься или попасть на скользкое покрытие — крутящий момент на нем падает практически до нуля, а следом останавливается и противоположное колесо, еще имеющее контакт с поверхностью, поскольку специфика работы дифференциала лишает момента и его. Бытует ошибочное представление, что в этом случае вся тяга перераспределяется на скользящее колесо, и хотя на самом деле это не так, результат не меняется: нет зацепа — нет движения.

Как мы действуем, если некому вытолкать машину из засады? Пытаемся либо подложить что-то под буксующее колесо, либо загрузить его, чтобы увеличить силу трения, создав тем самым крутящий момент, причем не только на этом колесе, но и на втором, как следует из принципа действия дифференциала. Но то же самое можно сделать с помощью тормозов, на чем и базируется электронная имитация блокировки дифференциала: по сигналу датчиков скорости вращения (как правило, тех же, что работают с АБС) колесо «прихватывается» тормозным механизмом — и дело, как говорится, в шляпе. Этот способ используется главным образом на полноприводных кроссоверах и внедорожниках, но концерн PSA, например, реализовал его в системе Grip Control на переднеприводниках Peugeot 3008 и 2008. Причем тут интерес представляет не столько само наличие электронной имитации блокировки, сколько различные алгоритмы работы: в режимах «снег», «бездорожье» и «песок» буксующее колесо притормаживается с разной интенсивностью. И максимальная допустимая скорость у каждого режима тоже своя: для езды по снегу, по мнению французов, достаточно 50 км/ч, по грязи можно двигаться не быстрее 80 км/ч, а в «песчаном» режиме — до 120 км/ч. Ведь чем жестче блокировка, пусть даже электронная, — тем более проблемной становится управляемость (вспомним о картинге).

Дифференциал автомобиля Porsche Cayenne в разрезе

Карданный вал (1) через коническую зубчатую передачу передает вращение на корпус дифференциала (2). Корпус дифференциала через независимые друг от друга шестерни (сателлиты) (3) вращает полуоси (4). Такое зацепление имеет не одну, а две степени свободы, и каждая из полуосей вращается с такой скоростью, с какой может. Постоянна лишь суммарная скорость вращения полуосей

Однако система Grip Control и ей подобные «завязаны» не только на тормоза: они могут варьировать чувствительность электронной педали акселератора и даже «душить» двигатель, дабы не допустить закапывания колес. А если попроще, без всякой электроники? Еще в незапамятные времена отдельные умельцы ставили на ВАЗовскую «классику» два «ручника» вместо одного, по одному на каждое колесо, именно для того, чтобы при случае легче было выбраться из снега или грязи. Действительно, чего проще: забуксовал, посмотрел, какое колесо вращается вхолостую, — его и притормозил, ведь иногда требуется всего несколько оборотов, и порой помогает даже штатный стояночный тормоз. Разумеется, в массовом производстве ничего подобного никогда не было и не предвидится, да и в тюнинге чаще используется другой подход к проблеме пробуксовки.

Читать еще:  Схема блока предохранителей и реле на Приоре

LSD или блокировка?

Суть второго подхода — вмешательство в конструкцию самого дифференциала, ставящее своей целью сделать его, если можно так выразиться, менее дифференциальным. Грубо говоря, в определенный момент его нужно превратить в обычную пару шестерен, как у того же карта, заставляющую колеса вращаться с равной скоростью либо в зависимости от условий движения, либо невзирая на них. В первом случае эксплуатируются самоблокирующиеся дифференциалы, они же дифференциалы повышенного трения, а в англоязычной литературе чаще используется термин «дифференциал ограниченного скольжения» (LSD, Limited Slip Differential), что, в принципе, то же самое. Сущность соответствует названиям: до определенного момента узел «терпит» разность скоростей вращения колес или крутящего момента, но потом блокируется за счет той же силы трения либо полностью, либо частично. Момент и степень блокировки могут быть разными, равно как и конструкция: знаменитый червячный Torsen, кулачковый (легендарная «шишига» ГАЗ-66), цилиндрический, дисковый и т. д. Частным случаем LSD можно считать и вискомуфту, где трение возникает в специальной жидкости.

LSD конического типа

«Самоблок» считается более радикальным и эффективным решением, чем подтормаживание колес, хотя очень многое зависит от конкретной конструкции и настройки. Для примера рассмотрим винтовой дифференциал типа Quaife, предлагаемый тюнинговыми фирмами для автомобилей ВАЗ, УАЗ и даже для иномарок: его устанавливают вместо штатного дифференциала, и цена вопроса не так уж велика, порядка 10-30 тысяч рублей, в зависимости от модели. Как и обычный дифференциал, это планетарная конструкция, но нарезка зубьев шестерен тут похожа на резьбу винта, на что намекает и само название. Когда одно из колес начинает пробуксовывать, шестерни-сателлиты, находящиеся в зацеплении с полуосевыми шестернями, начинают проворачиваться, как в обычном свободном дифференциале. Однако этому препятствует трение, которое создается между сателлитами и корпусом механизма под действием центробежных сил, плюс сопротивление довольно велико и в самих винтовых парах, — это заставляет всю конструкцию вращаться почти как единая ось, хотя и с небольшим проскальзыванием, недаром блокировка называется частичной.

Как показывает опыт эксплуатации Грант и Калин с такими дифференциалами, они действительно повышают проходимость, позволяют увереннее стартовать на скользком покрытии и даже обостряют «чувство руля», что импонирует активным водителям. Но есть и обратная сторона медали: чем выше степень блокировки (а она задается конструктивно, и варьировать ее нельзя), тем сильнее поведение машины с «самоблоком» отличается от дорожных манер «гражданских» автомобилей. Для машин с задним приводом это не столь критично, но переднеприводные, коих нынче подавляющее большинство, требуют от водителя большей концентрации, а часто — и просто больших физических усилий в процессе управления. Ведь при передаче крутящего момента в повороте, особенно при добавлении или сбросе «газа», дифференциал повышенного трения стремится уравнять скорости вращения управляемых колес, что, как правило, выражается в сильной недостаточной поворачиваемости, — машина, как говорят, «упирается». К тому же, остается актуальным вопрос надежности и ремонтопригодности, поэтому сфера применения «самоблоков», как правило, ограничивается кругом энтузиастов различных видов автоспорта.

Обычному же водителю нужно совсем другое — выбраться из сугроба или преодолеть размытую грунтовку по дороге на дачу, но в штатных условиях движения не жертвовать управляемостью и комфортом. Для этого лучше всего подходит принудительная блокировка дифференциала, которая в большинстве случаев бывает полной, — как, например, сделано на нашей «Ниве», только не в межколесном дифференциале, а в межосевом. Он имеет обычную свободную конструкцию, но дополнен зубчатой муфтой, замыкающей одну из шестерен на корпус, который играет в планетарной передаче роль так называемого водила. В итоге происходит то же самое, что и в «самоблоке», но без всякого проскальзывания: дифференциал превращается в ту самую жесткую передачу, о какой было сказано выше. Причем если у «Нивы» водитель должен перемещать муфту вручную, с помощью специального рычага, то у современных автомобилей ее привод может быть и гидравлическим, и пневматическим, и электрическим. Последний, по всей видимости, и используется в трансмиссии квазикроссовера Fiat Weekend, о котором шла речь в нашем обзоре.

Не в этой жизни?

А теперь о самом грустном: почему ни один из описанных методов повышения проходимости не используется в массовых и недорогих моделях, доступных россиянам? Оставим в стороне иномарки, но тот же АВТОВАЗ, на первый взгляд, вполне мог бы озадачиться копеечной для такого гиганта задачей — предложить в качестве опции блокировку дифференциала, подобно бразильскому Фиату. Но вспомним, во-первых, что нынче завод принадлежит концерну Renault-Nissan, практикующему жесткую экономию, — это с одной стороны, а с другой — до сих пор не удается справиться с фирменным воем ВАЗовских коробок передач, — до блокировок ли тут. Впрочем, был в Тольятти один человек, который мог бы эту сказку сделать былью, и фамилия у него почти сказочная — Андерссон. Продержись он у руля АВТОВАЗа еще пару лет и узнай о бразильском опыте — возможно, и увидели бы мы опционную блокировку дифференциала или ее электронную эмуляцию на моделях с приставкой Cross, крестным отцом которых и был шведский топ-менеджер. Но история не знает сослагательного наклонения, и теперь тюнинговых дел мастера могут не опасаться конкуренции со стороны автогиганта. Кстати, интересно, как скоро будет готов «самоблок» для Весты?

Самоблокирующиеся дифференциалы — плюсы и минусы.

Дифференциал — это механическое устройство, передающее крутящий момент от одного источника на два независимых потребителя.

Основные достоинства самоблокирующихся дифференциалов .

1. Самоблокирующийся дифференциал позволяет частично устранить пробуксовку при разных коэффициентах сцепления колес автомобиля.

2. Самоблокирующийся дифференциал повышает проходимость автомобиля и его управляемость при движении по дорогам с разным покрытием.

3. Самоблокирующийся дифференциал улучшает динамику разгона автомобиля на дорогах с любым покрытием.

4. Самоблокирующийся дифференциал не требует дополнительных усилий от водителя

В нормальных условиях движения они работают как классический дифференциал, а при начале пробуксовки одного из колёс блокируются. В результате крутящий момент поступает на оба колеса, и автомобиль продолжает движение! Главный их недостаток — при вхождении в поворот «самоблок» стремится крутить ведущие колёса с одинаковой скоростью и автомобиль норовит ехать прямо, несмотря на то, что водитель поворачивает руль.

«Самоблоки» различаются по двум важным характеристикам — коэффициенту блокировки и величине преднатяга. Коэффициент блокировки дифференциала — это отношение между моментами на отстающем и забегающем колесе. КБД обычно выражается в процентах — от 0 до 100%. Стопроцентным КБД, как правило, обладают дифференциалы принудительного включения или же просто две сваренные между собой полуоси ведущего моста. Вследствие срабатывания межколёсного самоблокирующего дифференциала винтового или кулачкового типа в трансмиссии автомобиля появляются кратковременные пиковые нагрузки, способствующие повышенному износу деталей трансмиссии.

При работе «самоблока» на передней оси автомобиля может дополнительно создаваться толчковое усилие на рулевое колесо, что требует особой внимательности водителя и кратковременно снижает характеристики управляемости автомобиля. Поэтому некоторые конструкции самоблокирующихся дифференциалов содержат муфту предварительного натяга, которая обеспечивает плавное срабатывание блокировки, демпфируя нагрузки, приходящиеся на трансмиссию автомобиля. В случае установки такого «самоблока» на переднюю ось исключается рывок рулевого колеса, что напрямую связано с безопасностью движения. Так, например, на винтовых самоблокирующихся дифференциалах тольяттинской компании VAL-RACING, предназначенных для широкого круга автомобилистов, КБД составляет порядка 50%, что обеспечивает удачный компромисс между проходимостью и динамикой разгона автомобиля с одной стороны, а также адекватным его поведением при движении по дорогам с твёрдым покрытием и высоким ресурсом узлов и деталей трансмиссии с другой стороны. Кроме того, с целью гашения пиковых нагрузок в трансмиссии во всех винтовых дифференциалах компании используется муфта предварительного натяга, которая демпфирует пиковые нагрузки при срабатывании «самоблока», она же позволяет в некоторой степени варьировать КБД.

Такие дифференциалы практически идеально подходят для тех, кто использует свой автомобиль в большей степени для поездок по асфальту, но изредка съезжает и на бездорожье. При этом специалисты рекомендуют, чтобы величина преднатяга переднего «самоблока» не превышала 5,0 кг, а заднего — 7,0 кг. Ну а для специально для профессиональных автоспортсменов предназначены либо дисковые «самоблоки», либо проходящие в настоящее время испытания винтовые, но с КБД, увеличенным до 70%. Однако прежде чем остановить свой выбор именно на таких устройствах, необходимо вспомнить, что при повышении КБД ухудшаются параметры управляемости автомобиля, увеличивается минимальный радиус поворота, увеличиваются нагрузки в трансмиссии (особенно в сопрягаемых с «самоблоком» деталях (полуоси и привода), тем самым снижая ресурс её деталей и самого дифференциала, передаются дополнительные усилия на рулевое колесо (особенно на переднеприводных автомобилях), проявляется повышенный износ шин и расход топлива.

Тем более не следует соблазняться имеющимися ныне предложениями самоблокирующихся дифференциалов с КБД, приближающимся к 100%! Последствия установки такого «самоблока», как в плане управляемости, так и в плане надежности трансмиссии могут быть весьма плачевными.

Блокировка дифференциала — что это, как работает, какие бывают виды

Дифференциал в автомобиле играет роль распределяющего элемента, позволяя вращаться колесам с различной скоростью. Это необходимо для нормальной езды в обыкновенных городских условиях, но на бездорожье становится существенным минусом, ограничивая проходимость автомобиля. Поэтому некоторые авто оснащаются специальной блокировкой дифференциала — что это, как функционирует и какие бывают её виды — обо всём этом читайте далее.

Блокировка дифференциала — что это такое и как функционирует

Блокировка дифференциала даёт возможность существенно увеличить крутящий момент у того колеса, которое имеет наиболее лучшее сцепление с дорогой. В ситуациях с диагональным вывешиванием автомобиля или прохождения им сложных грязевых участков блокировка необходима, иначе колесо с меньшим сцеплением возьмёт за себя весь крутящий момент и транспортное средство теряет возможность дальнейшего продвижения. Выражается это, простыми словами, в буксовке и застревании, либо вообще в отсутствии возможности сдвинуться с места (например, при заезде на камни или холмики задним левым и передним правым колесами, когда заднее правое и переднее левое оказываются в воздухе). На крайнем мероприятии, в котором участвовал клуб, при выезде за Володарский лес на Березки, один из наших экипажей на Лада4х4 как раз демонстрировал работу самоблокирующегося дифференциала и его пользу при преодолении брода.

Блокировка дифференциала может выполняться путём соединения самого дифа с любой полуосью, что позволяет уменьшить скорость вращения сателлитов. Блокировать диф можно как полностью, так и частично:

Полная блокировка дифференциала подразумевает под собой полную сцепку, позволяющую почти на 100% передавать крутящий момент на ту ось с колесом, где лучше сцепление. В большинстве ситуаций на бездорожье такая блокировка считается самой оптимальной и предпочтительной;

Частичная блокировка дифференциала функционирует по аналогии с жесткой, но передаёт крутящий момент туда, где есть более высокое сцепление не полностью, а лишь на какой-то определенный процент от 100.

Редуктор ведущего моста

Важным фактом в понимании работы блокировки дифференциала выступает такая штука, как коэффициент блокировки, отображающий соотношение крутящего момента (далее КМ) между шинами с лучшим и худшим сцеплением. Так, на свободном дифференциале он равен единице, что означает одинаковый КМ у обеих шин. На заблокированном же дифе этот коэффициент уже существенно выше (как правило, от трёх до пяти. Возможность сделать его выше есть, но таким образом можно быстро сломать трансмиссию или её определенные элементы).

Блокировка дифференциала чаще всего встречается как межколесная, так и межосевая. В основном устанавливают блокировку в задний мост, так как при монтаже её в передний привод управляемость автомобиля существенно снижается. Хотя для прохождения прямых и коротких участков две блокировки будут предпочтительнее одной в заднем мосту. Но чаще всего автомобили оснащаются именно задней блокировкой, которая без труда ставиться в дифференциалы большинства внедорожников — УАЗ, ВАЗ, многих зарубежных марок. А вот, к примеру, на некоторые современные варианты внедорожников, как Mercedes Sprinter в Off Road модификации, блокировки дифференциала не будет вообще и возможность его установки пока под вопросом.

Межосевой дифференциал

Принудительная и автоматическая блокировка дифференциала

Также нужно помнить, что блокировки заднего дифференциала (да и остальные) различаются способом включения — это может быть ручное, механическое включение или же автоматическое. Механическое включение также называют принудительным — водитель сам, по желанию, активирует блокировку дифференциала. Автоматика же срабатывает самостоятельно, при потере одним из колес сцепления до определенного момента. Автоматику также называют самоблокирующимися дифами или самоблоками. Подробнее о видах блокировки ниже:

Ручная блокировка дифференциала гарантирует полное, почти стопроцентное сцепление корпуса дифа с любой из полуосей. Сцепление осуществляется посредством кулачковой муфты, замыкающейся и размыкающейся, в свою очередь, посредством привода. Устройство, называемое приводом, можно ставить в разных вариантах. Бывает оно электрическим, механическим или гидравлическим (с пневматикой).
Механика очень проста — в кабине водителя есть рычаг, который тросами соединяется с муфтой. Приводя рычаг в нужное для блока положение джипер блокирует дифференциал и начинает преодолевать препятствие. Но блокировать таким образом диф можно только в стоящем на месте авто. Делать это при движении нельзя.
Гидравлика чуть сложнее — авто оснащается несколькими цилиндрами. А главным рабочим элементом пневмопривода становится пневмокамера.
Электронная блокировка дифференциала устроена чуть более сложно — тут замыкание муфты осуществляется посредством маленького двигателя. Но в работу это приводится просто — нажатием нужной кнопки прямо на панели приборов авто.
Ручное блокирование дифференциала возможно как в межосевом варианте, так и в межколесном и нужно помнить, что по обыкновенной дороге или просто твердой поверхности, когда все колеса имеют нормальное сцепление, ездить можно только в свободном режиме. Блок дифа ставят только для преодоления трудного участка дороги или бездорожья. Либо заранее, за несколько метров до начала участка, либо непосредственно в проблемной ситуации, когда машина уже застряла. Естественно, включать блок желательно заранее;

Самоблокирующийся дифференциал также называют дифференциалом повышенного трения или LSD (Limited Slip Differential). На зарубежных, особенно стареньких внедорожниках, это очень популярный вид блокировки, который считается чем-то средним между полным блоком дифа и его не заблокированным состоянием. Вариативность обеспечивает автомобилю автоматическое реагирование на дорожные или бездорожные условия, передавая часть КМ на то колесо, у которого лучшее сцепление.
Можно разделить самоблокирующийся дифференциал на два типа — тот, который блокирует, обращая внимание на разный КМ колес и смотрящий на их разные угловые скорости.
Так, самоблок, работа которого основывается на разнице между угловыми скоростями, может быть представлен дисковым дифференциалом, вискомуфтой (дифференциалом с вязкостной муфтой) или же быть электронным. Во всех случаях блокировка производится непосредственно руководствуясь разницей между КМ колёс.

Такими самоблоками комплектовались Land Rover Defender, последний из которых недавно был выпущен и отправлен в музей.

Дифференциал в разрезе

Чуть позже будут тематические статьи о том, как работает дисковый дифференциал и как функционирует вискомуфта (вязкостная муфта).

Купить блокировку дифференциала желательно каждому джиперу, который хочет более успешно преодолевать серьезное бездорожье. Благо, выбор вариантов и производителей сейчас достаточно широк почти на все марки авто.

Самоблокирующийся дифференциал

Дифференциал – это специальное механическое устройство, которое является элементом передачи, позволяющее распределять крутящий момент между осями. Чтобы хорошо понять, для чего нужен дифференциал, следует рассмотреть следующую ситуацию.

При прохождении поворота колеса, которые двигаются по внешнему и по внутреннему радиусу имеют разный путь прохождения поворота. Без дифференциала колеса бы имели одинаковую частоту вращения, что привело бы к немедленному заносу автомобиля на повороте, так как одно из колес начнет попросту буксовать. Дифференциал, ввиду своей конструкции, позволяет распределить вращающий момент таким образом, чтобы колесо, которое движется по внутреннему радиусу, получало как можно меньшую энергию вращения, а колесо, которое движется по внешнему радиусу, наоборот, имело большую скорость вращения. Это позволяет автомобилю равномерно входить в любой тип поворота, снижая шансы возникновения заноса к минимуму.

Дифференциал нашел широкое применение в редукторе заднего моста (актуально на автомобилях с задним приводом), в коробке переключения передач на автомобилях с передним приводом и сразу в трех элементах полноприводного автомобиля: редукторы переднего и заднего моста и раздаточной коробке передач. Редукторы мостов сами по себе являются дифференциалами.

Дифференциалы, в зависимости от расположения, подразделяются на: межосевые (располагаются в раздаточной коробке) и межколесные (располагаются в редукторах заднего моста).

Принцип работы самоблокирующегося дифференциала

В процессе езды наблюдается сразу три режима работы дифференциала:

1. Прямолинейное движение. При движении по прямой линии колеса автомобиля получают от дифференциала равную энергию, так как получают равное сопротивление дорожного покрытия. Сателлиты, проходя специальные полуосевые шестерни, выполняют передачу крутящего момента на колеса в абсолютно равном соотношении. В связи с тем, что сателлиты, расположенные на осях не получают вращающего момента, эти шестерни вращаются с одинаковой угловой скоростью. Получается, что частота вращения каждой шестерни будет равно частоте вращения шестерни ведомой передачи.

2. Движение в повороте. Колесо, которое выполняет перемещение по внутреннему радиусу поворота, встречает наибольшее сопротивление дорожного покрытия. Шестерня, расположенная на полуоси этого колеса начинает замедляться, и сателлиты начинают вращаться вокруг своей оси, при этом, они увеличивают скорость вращения шестерни на полуоси колеса, которое передвигается по внешнему радиусу. Таким образом, получается, что крутящий момент на разных колесах распределяется в одинаковом соотношении.

3. Движение по скользкой дороге. Этот режим работы очень напоминает прохождение поворотов. Только в этом случае колеса могут располагаться прямо. Если одно колесо находится на льду, а второе на асфальте, то вся вращающая энергия передается на колесо, которое оказалось на скользком покрытии. Колесо, которое стояло на асфальте, встречает большое сопротивление и не вращается. Принцип действия дифференциала такой же, как и при прохождении поворота.

Последний режим работы является главным недостатком дифференциала, так как автомобиль становится обездвиженным. Решением данной проблемы стало изобретение блокирующегося дифференциала, чтобы увеличить проходимость автомобиля в ситуациях, когда одно колесо начинает буксовать.

Блокировка дифференциала

Блокировка дифференциала используется в исключительных случаях. Таковыми могут являться участки дороги с неровным или скользким дорожным покрытием, где вращение колес должно быть абсолютно одинаковым. Блокировка дифференциала может быть ручной (примером может послужить автомобиль «Нива», где на раздаточной коробке установлен специальный рычаг управления блокировкой дифференциала) и автоматической, так называемая самоблокирующаяся. Блокировка дифференциала, чаще всего, используется на автомобилях повышенной проходимости.

Самоблокирующийся дифференциал (автоматическая блокировка). Виды самоблокирующихся дифференциалов.

Самоблокировка дифференциала является промежуточным звеном между полной блокировкой и свободным дифференциалом. Блокировка осуществляется при наличии следующих условий:

1. Появилась разница угловых скоростей колес.

2. Появилось разные крутящие моменты.

На основе этих условий самоблокировка дифференциала подразделяется на два вида:

  • Speed sensitive – блокировка осуществляется при появлении разницы угловых скоростей колес.
  • Torque sensitive – срабатывает при наличии разницы между крутящими моментами на полуосях.

Если одно из колес испытывает повышенное сопротивление дорожного покрытия, то его полуосевая шестерня начинает вращаться медленнее, относительно корпуса. Связанный с ним сателлит зацепляется и выполняет передачу вращения сателлиту из левого ряда, который, в свою очередь, передает вращение на левую полуосевую шестерню. Таким образом, обеспечивается разность угловых скоростей в труднопроходимом участке дороге. Из-за разности крутящих моментов, возникающих на колесах, появляются радиальные и осевые силы, которые, в свою очередь, прижимают соответствующие сателлиты и шестерни к корпусу. С помощью этого обеспечивается неполная блокировка, и колесо, которое встретило сопротивление дороги, получает дополнительную энергию. Таким образом, обеспечивается повышенная проходимость автомобиля на труднопроходимых участках.

Плюсы и минусы самоблокировки

Очень серьезным недостатком самоблокировки является его неуместное срабатывание. Дифференциал блокируется даже в тех случаях, когда это совсем нецелесообразно. Примером этому может послужить крутой поворот, где автомобиль может запросто войти в занос. В этом случае выигрывает ручное включение блокировки, когда водитель сам принимает решение, если колеса начинают буксовать.

Однако, у самоблокировки есть и достоинства. Во-первых, это улучшение проходимости автомобиля в любом случае. Во-вторых, конструкция такого дифференциала проста, имеет низкую стоимость, упрощает процесс монтажа и снижает риск его поломки, в результате неопытного обращения. В-третьих, процесс включения и отключения полностью автоматизирован, и не нуждается в осуществлении контроля.

Видео — Дифференциал червячного типа

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector