Доброго времени суток, уважаемые читатели! Мы неоднократно могли убедиться, насколько сложным конструктивно является современный автомобиль: это касается его силового агрегата, автоматических коробок передач, подвески, трансмиссии, ходовой части и рулевого управления, не говоря уже об электронных системах (например ABS ) и приборах. Одним из наиболее значимых элементов трансмиссии выступает дифференциал — устройство, назначение которого не всегда могут объяснить даже автолюбители со стажем. В сегодняшнем выпуске я хочу затронуть тему, что представляет собой блокировка дифференциала, и как это работает.
- О понятии узла и его необходимости
- Какие бывают дифференциалы
- Типы и разновидности блокировок
- Ручная (принудительная)блокировка
- Самоблокирующиеся конструкции
О понятии узла и его необходимости
Основным, конечно, назначением этого узла можно назвать передачу крутящего момента,который вырабатывается двигателем на ведущие колеса. Однако он интересен еще и тем, что позволяет создавать различные скорости вращения у двух различных, сопряженных друг с другом, колес.
Коротко о БЛОКИРОВКЕ Что это? Для чего? Как проверить блокировку дифференциала / Overshtag4x4
Другой важный момент, который создает межколесный дифференциал: в процессе прохождения поворотов необходимо создавать разную скорость вращения колес, иначе бы автомобилю было бы затруднительно их выполнять. Внутреннее колесо движется по меньшему кругу, чем внешнее — и эту задачу с успехом выполняет межколесный механизм.
В то же самое время представим себе ситуацию, когда ось является ведущей, неважно — задней или передней. Передавать крутящий момент нужно на оба колеса сразу. Если связать жестко полуоси, то машина не сможет повернуть нормально, если оба они будут иметь одинаковую угловую скорость вхождения в поворот.
Какие бывают дифференциалы
- Межколесный — распределяет момент между колесами одной оси;
- Межосевой — распределяет момент между различными осями транспортного средства.
Сама блокировка стала необходимой в тех случаях, когда машине приходится преодолевать плохое дорожное покрытие — то есть, там, где сцепление одного или нескольких колес с дорогой теряется. Наиболее актуальной проблема становится в зимнее время года, если вспомнить заносы и скольжение. Принудительная блокировка позволяет осуществить передачу крутящего момента на одно или несколько колес, которые в данный момент имеют достаточное сцепление.
Типы и разновидности блокировок
Теперь рассмотрим, какие виды блокировок существуют в сегодняшнем автомобилестроении. Как уже говорилось, возникают ситуации, в которых нам нужно вмешаться в работу дифференциала — заблокировать его:
Блокировка межосевого дифференциала наглядно или принцип работы межосевого дифференциала Нивы.
Ручная (принудительная)блокировка
При этом, мы прекращаем работу узла, а он становится не более, чем жесткой соединительной муфтой, связывающей между собой полуоси. Для реализации используется привод (электронный либо гидравлический), которым водитель управляет прямо из салона. Включение необходимо осуществлять лишь при полностью остановленном транспортном средстве. По типу привода разделяют:
- механический (обычно используется тросик);
- пневматический — для включения необходимо наличие компрессора или другого способа для подачи сжатого воздуха (применяется на Suzuki Grand Vitara);
- электрический — включение происходит посредством электромотора;
- электромагнитный — блокировка происходит посредством подачи напряжения на электромагнитную муфту, расположенную непосредственно в корпусе;
- гидравлический — аналогичен гидроприводу тормозов и сцепления (главный и исполнительный гидроцилиндр, последний перемещает вилку включения блокировки).
Самоблокирующиеся конструкции
Широко используются производителями внедорожников и джипов. Как только возникает разница в показателях угловых скоростей, дифференциал блокируется.
- червячный в дифференциале установлен набор шестерен (винтовых), обеспечивающих передачу момента между корпусом дифференциала и сателлитами полуосей и таким образом распределяющего момент между полуосями за счет трения в этих шестернях.
- шариковый — перераспределение момента между корпусом дифференциала и сателлитами обеспечивается перемещением шариков внутри канавок;
- повышенного трения — внутри расположены фрикционы, при большой разности угловых скоростей левого и правого колес, благодаря трению происходит перераспределение момента;
- кулачковый.
В электронных конструкциях задействованы датчики вращения (те же самые, что в системах ABS и ESP ), которые ловят момент начала пробуксовки одного колеса по отношению к другому, находящемуся на той же оси. Дифференциал вынужден отдавать создаваемый крутящий момент на то колесо, которое обладает лучшим сцеплением с дорогой. Сегодня они устанавливаются на большинство полноприводных авто.
На этой ноте предлагаю закончить обсуждение явления и механизма блокирования колес автомобиля. Если у Вас остались вопросы — Вы можете задать их тут же, в блоге, что и делают регулярные читатели. Надеюсь, Вы уже успели вступить в число подписчиков? Если нет — делайте это прямо сейчас и будете на постоянной основе получать свежие обновления. До новых встреч!
С уважением, автор блога Андрей Кульпанов
Источник: avto-kul.ru
Что такое дифференциал и для чего нужны блокировки.
Дифференциал — это механическое устройство, которое передает крутящий момент с одного источника на два независимых потребителя таким образом, что угловые скорости вращения источника и обоих потребителей могут быть разными относительно друг друга. Такая передача момента возможна благодаря применению так называемого планетарного механизма. В автомобилестроении, дифференциал является одной из ключевых деталей трансмиссии. В первую очередь он служит для передачи момента от коробки передач к колёсам ведущего моста.
Почему для этого нужен дифференциал ? В любом повороте, путь колеса оси, двигающегося по короткому (внутреннему) радиусу, меньше, чем путь другого колеса той же оси, которое проходит по длинному (внешнему) радиусу. В результате этого, угловая скорость вращения внутреннего колёса должна быть меньше угловой скорости вращения внешнего колеса.
В случае с не ведущим мостом, выполнить это условие достаточно просто, так как оба колеса могут не быть связанными друг с другом и вращаться независимо. Но если мост ведущий, то необходимо передавать крутящий момент одновременно на оба колеса (если передавать момент только на одно колесо, то возможность управления автомобилем по современным понятиям будет очень плохой). При жесткой же связи колёс ведущего моста и передачи момента на единую ось обоих колёс, автомобиль не мог бы нормально поворачивать, так как колеса, имея равную угловую скорость, стремились бы пройти один и тот же путь в повороте. Дифференциал позволяет решить эту проблему: он передаёт крутящий момент на раздельные оси обоих колёс (полуоси) через свой планетарный механизм с любым соотношением угловых скоростей вращения полуосей. В результате этого, автомобиль может нормально двигаться и управляться как на прямом пути, так и в повороте.
Однако, ввиду физики устройства, у планетарного механизма есть очень нехорошее свойство: он стремится передать полученный крутящий момент туда, куда легче. Например, если оба колеса моста имеют одинаковое сцепление с дорогой и усилие, необходимое для раскручивания каждого из колёс одинаковое, дифференциал будет распределять крутящий момент равномерно между колёсами.
Но стоит только появится ощутимой разнице в сцеплении колёс с дорогой (например, одно колесо попало на лёд, а другое осталось на асфальте), как дифференциал тут же начнёт перераспределять момент на то колесо, усилие для раскрутки которого наименьшее (то есть на то, которое находится на льду). В результате, колесо, находящееся на асфальте перестанет получать крутящий момент и остановится, а колесо, находящееся на льду примет на себя весь момент и будет вращаться с увеличенной угловой скоростью, причем планетарный механизм будет играть роль редуктора, повышающего скорость вращения этого колеса. Естественно, это явление сильно ухудшает проходимость и управляемость автомобиля. Ведь по логике вещей, в рассмотренной ситуации момент желательно передавать на колесо, расположенное на асфальте, чтобы автомобиль мог продолжить движение.
В полноприводных автомобилях дифференциалом обычно оборудованы два моста, а зачастую дифференциал можно обнаружить еще и между мостами (межосевой дифференциал). Таким образом, мы получаем схему трансмиссии, в которой присутствуют целых три дифференциала: два мостовых и один межосевой.
Последний необходим для постоянного движения с полным приводом и передачей момента на все четыре колеса. Ведь в повороте колёса рулевого моста (обычно переднего) имеют совсем другие угловые скорости, нежели чем колёса заднего моста. Межосевой дифференциал призван передавать крутящий момент от коробки передач к обоим ведущим мостам с разным соотношением угловых скоростей. Такая схема с тремя дифференциалами является одной из самых распространённых схем для постоянного полного привода (Full time 4WD).
Однако, это уже тема другого раздела. В данном разделе нас интересует дифференциал и его свойства. Возвращаясь к вышеописанному проблемному свойству планетарного механизма, интересно рассмотреть ситуацию, когда полноприводный автомобиль с межосевым дифференциалом одним из четырёх колёс попал на тот же лёд (или в скользкую яму).
Что тогда произойдёт ? Дифференциал моста, колесо которого находится на льду, отдаст весь полученный крутящий момент на это колесо. Межосевой дифференциал, в свою очередь, тоже стремится передать крутящий момент туда, куда легче.
Естественно, межосевому дифференциалу легче отдать момент на мост с прокручивающимся на льду колесом, нежели чем на мост, колёса которого имеют хорошее сцепление с дорогой и могут двигать автомобиль. В результате, весь крутящий момент от двигателя и коробки передач пойдёт на раскручивание единственного колеса, находящегося на льду. Остальные три колеса остановятся и не будут получать никакого крутящего момента от дифференциалов. Итог: из четырёх ведущих колёс осталось только одно, которое проскальзывает на льду — полноприводный автомобиль «застрял». Как же заставить дифференциалы передавать крутящий момент на колёса с более хорошим дорожным сцеплением ? Для этого были разработаны различные способы частичной и полной, ручной и автоматической блокировки дифференциалов, которые будут рассмотрены ниже.
Основной целью блокировки дифференциала является передача необходимого крутящего момента обоим его потребителям (полуосям или карданам). Существуют принципиально разные методы решения данной задачи.
При таком типе блокировки, дифференциал фактически перестаёт выполнять свои функции и превращается в простую муфту, жестко связывающую полуоси (или карданы) между собой и передающую им одинаковый крутящий момент с одинаковой угловой скоростью. Для того, чтобы полностью заблокировать классический дифференциал, достаточно либо заблокировать возможность вращения сателлитов, либо жестко соединить между собой чашку дифференциала с одной из полуосей. Такая блокировка как правило реализована при помощи пневматического, электрического или гидравлического привода, управляемого водителем из салона автомобиля. Применяется как для мостовых, так и для межосевых дифференциалов. На картинке изображена схема блокировки компании ARB для мостового дифференциала, в которой блокируются сателлиты.
Включать подобного рода блокировки можно только при полностью остановленном автомобиле. Пользоваться ими надо крайне аккуратно, так как усилия мотора вполне достаточно чтобы «сорвать» механизм блокировки или поломать полуось. Применять такие блокировки желательно только на небольших скоростях для передвижения по труднопроходимой местности, так как при их применении в мостах (особенно в рулевых), автомобиль очень сильно теряет в управляемости. Как правило, жесткими блокировками мостовых и межосевых дифференциалов оборудуются полноценные рамные внедорожники, такие как Toyota Land Cruiser, 4Runner (Hilux Surf), Mercedes G-Class и. т. п.
Limited Slip Differentials — дифференциалы с ограниченным «проскальзыванием» (одной полуоси относительно другой).
В этом случае применяется блокировка одной из полуосей с чашкой дифференциала. Вискомуфта монтируется соосно полуоси таким образом, что один её привод жестко крепится к чашке дифференциала, а другой — к полуоси. При нормальном движении угловые скорости вращения чашки и полуоси одинаковые, либо незначительно отличаются (в повороте).
Соответственно, рабочие плоскости вискомуфты имеют такое же небольшое расхождение в угловых скоростях и муфта остаётся разомкнутой. Как только одна из осей начинает получать ощутимо больший момент и более высокую угловую скорость вращения относительно другой, в вискомуфте появляется трение и она начинает блокироваться. Причем, чем больше разница в скоростях, тем сильнее трение внутри вискомуфты и степень её блокировки. По мере увеличения степени блокировки вискомуфты и выравнивания угловых скоростей чашки и полуоси, трение внутри вискомуфты начинает падать, что ведёт к плавному размыканию вискомуфты и отключению блокировки. Данная схема применяется для межосевых дифференциалов, так как её конструкция слишком массивна для установки на мостовой редуктор. (Схема на картинке) Подобный механизм блокировки хорошо подходит для эксплуатации в условиях плохого дорожного покрытия, однако, в условиях настоящего бездорожья его способности далеко не выдающиеся: вискомуфта не справляется с постоянными сменами состояний сцепления мостов с грунтом, запаздывает при включении, перегревается и выходит из строя. Данный тип блокировки межосевого дифференциала можно встретить на «паркетных» внедорожниках: Toyota Rav4, Lexus RX300 и. т. п.
Принцип работы этих блокировок достаточно прост. Вместо классического шестеренчатого планетарного механизма используются кулачковые или зубчатые пары, которые при небольшой разнице в угловых скоростях полуосей имеют возможность взаимно проворачиваться (перескакивать), а при пробуксовке заклиниваются и блокируют полуоси друг с другом. Нетрудно себе представить, что происходит с автомобилем при срабатывании такой блокировки в повороте.
Некоторые экземпляры просто отключают одну из полуосей в момент возникновения небольшой разницы скоростей. Именно поэтому, штатно такими блокировками оборудуются только дифференциалы военной и специальной техники (БТР и. т. п.)
Устройство таких дифференциалов довольно простое и принципиально ни чем не отличается от устройства обычного открытого дифференциала. Между полуосями и чашкой дифференциала добавлены комплекты блоков фрикционных пластин (которые помечены на картинке справа красными точками). Именно поэтому, подобные дифференциалы часто именуют «friction based LSD».
Когда дифференциал пытается перераспределить крутящий момент на одну из полуосей и начинает возникать разница в угловых скоростях полуосей и чашки, пластины под действием силы трения сдерживают возникновение этой разницы. Разумеется, когда величина крутящего момента превосходит силу трения пластин, всё вращение передаётся на более легко вращаемую полуось. Такие блокировки работают в сравнительно небольшом диапазоне отношения моментов.
Довольно часто фрикционные блоки подпружинивают. Такие дифференциалы штатно устанавливаются в задний мост многих внедорожников — Toyota 4Runner (Hilux Surf), Nissan Terrano, Kia Sportage и. т. п. Американская компания ASHA Corp. пошла дальше, снабдив пакет фрикционов LSD дифференциала устройством блокировки, состоящего из насоса с поршнем (Героторный дифференциал). При возникновении разности в угловых скоростях полуоси и чашки насос нагнетает масло (жидкость) на поршень и сдавливает фрикционный блок, тем самым блокируя дифференциал. Данная конструкция получила название Gerodisk (Hydra-Lock) и штатно устанавливается на внедорожники Chrysler (на картинке слева). Практически для всех friction based дифференциалов необходимо применять специальное масло, которое содержит присадки, обеспечивающие нормальную работу фрикционных блоков.
Это одна из самых интересных, эффективных, технологичных и практически применяемых форм блокировки дифференциалов. Принцип работы основан на свойстве гипоидной пары «расклиниваться». В связи с этим, основные (или все) зацепления в таких дифференциалах гипоидные (червячные, или в простонародье — винтовые). Разновидностей конструкций не так уж и много — можно выделить три основных типа.
Первый тип производит компания Zexel Torsen. (T-1) Гипоидными парами являются шестерни ведущих полуосей и сателлиты. При этом каждая полуось имеет собственные сателлиты, которые парно связанны с сателлитами противоположной полуоси обычным прямозубым зацеплением. Следует отметить, что ось сателлита перпендикулярна полуоси. При нормальном движении и равенстве передаваемых на полуоси моментов, гипоидные пары «сателлит / ведущая шестерня» либо остановлены, либо проворачиваются, обеспечивая разницу угловых скоростей полуосей в повороте.
Как только дифференциал пытается отдать момент на одну из полуосей, то гипоидную пару этой полуоси начинает расклинивать и блокировать с чашкой дифференциала, что приводит к частичной блокировке дифференциала. Данная конструкция работает в самом большом диапазоне отношений крутящего момента — от 2.5/1 до 5.0/1, то есть является самой мощной в серии. Диапазон срабатывания регулируется углом наклона зубцов червяка.
Автором второго типа является англичанин Rod Quaife. В данном случае, оси сателлитов параллельны полуосям. Сателлиты расположены в своеобразных карманах чашки дифференциала. При этом парные сателлиты имеют не прямозубое зацепление, а образуют между собой еще одну гипоидную пару, которая расклиниваясь, так же участвует в процессе блокировки (на второй картинке). Подобное устройство имеет и дифференциал True Trac компании Tractech. Даже у нас в России появилось производство аналогичных дифференциалов под отечественные автомобили УАЗ и. т. д.
А вот компания Zexel Torsen в своём дифференциале T-2 предложила немного другую компоновку по сути, того же устройства (на картинке справа). Благодаря своей необычной конструкции, парные сателлиты соединены между собой со внешней стороны солнечных шестерней. По сравнению с первым типом, эти дифференциалы имеют меньший диапазон работы блокировки, однако они более чувствительны к разнице передаваемого момента и срабатывают раньше (начиная от 1.4/1). Компания Tractech недавно выпустила мостовой torque sensitive дифференциал Electrac, снабженный принудительной электроприводной блокировкой.
Третий тип производится компанией Zexel Torsen (Т-3) и используется в основном для межосевых дифференциалов. Планетарная структура конструкции позволяет сместить номинальное распределение момента в пользу одной из осей. Например, используемый на 4Раннере 4-го поколения дифференциал Т-3 имеет номинальное распределение момента 40/60 в пользу задней оси. Соответственно, смещен и весь диапазон работы частичной блокировки: от (front/rear) 53/47 до 29/71.
В целом, смещение номинального распределения момента между осями возможно в диапазоне от 65/35 до 35/65. Срабатывание частичной блокировки происходит при 20-30% разнице в передаваемых на оси моментах. Так же, подобная структура дифференциала делает его компактным, что в свою очередь, упрощает конструкцию и улучшает компоновку раздаточной коробки.
Вышеописанные torque sensitive дифференциалы очень популярны в автоспорте. Более того, многие производители устанавливают такие дифференциалы на свои модели штатно, как в качестве межосевых, так и межколёсных дифференциалов. Например, Тойота устанавливает такие дифференциалы как на легковые автомобили (Supra, Celica, Rav4, Lexus IS300, RX300 и. т. д), так и на внедорожники (4Runner / Hilux Surf, Land-Cruiser, Mega-Cruiser, Lexus GX470) и автобусы (Coaster Mini-Bus). Данные дифференциалы не требуют применения специальных присадок к маслу (в отличии от friction-based дифференциалов), однако лучше использовать качественное масло для нагруженных гипоидных передач.
Управление работой дифференциалов при помощи электронных систем контроля тормозных усилий (Traction Control и т. п.)
В современном автомобилестроении применяется всё больше и больше электронных систем контроля за движением автомобиля. Уже редко можно встретить автомобили, не оснащенные системой ABS (не дающей колёсам заблокироваться при торможении).
Более того, уже с конца 80-х годов прошлого века передовые производители стали комплектовать свои флагманские модели системами контроля тяги и сцепления колёс — Traction Control. Например, Тойота установила систему Traction Control на Lexus LS400 в 1989 (90) году.
Принцип работы такой системы прост: универсальные (так же обслуживают ABS) датчики вращения, установленные на контролируемых колёсах, фиксируют начало пробуксовки одного колеса оси относительно другого и система автоматически притормаживает забуксовавшее колесо, тем самым увеличивая на него нагрузку и вынуждая дифференциал отдать момент на колесо с хорошим сцеплением. При сильной пробуксовке, система так же может ограничивать подачу топлива в цилиндры. Работа такой системы очень эффективна, особенно на заднеприводных автомобилях. Как правило, при желании такую систему можно принудительно деактивировать кнопкой на приборной панели.
Источник: www.drive2.ru
Блокировки межколесных дифференциалов
Каждый, кто увлекался ездой по бездорожью, слышал о блокировках. Многие совершенно не представляют, как эти блокировки работают, но об их пользе знают все. В данной статье рассмотрим основные виды блокировок межколесных дифференциалов.
Блокировка ARB Air Locker
ARB Air Locker относится к принудительно включаемым блокировкам и в нормальном состоянии представляет из себя обычный классический дифференциал. При включении (блокировании) такого дифференциала полуоси блокируемого моста замыкаются между собой жестко — поэтому блокировки такого типа обычно называются жесткими, или 100%-ми блокировками.
Система ARB имеет неоспоримое достоинство: обладая мягкостью работы обычного дифференциала на твердых поверхностях, тем не менее достигается полная блокировка в нужный момент.
Недостатками ARB являются высокая стоимость, сложность монтажа и необходимость умения ею пользоваться. Если забыть выключить блокировку на дороге с твердым покрытием, можно поломать трансмиссию или потерять управление. Кроме того, жесткие блокировки предъявляют к автомобилю высокие требования — при установке на лифтованные машины колес увеличенного размера в определенных условиях могут рваться полуоси, карданные шарниры и другие детали трансмиссии.
ARB не самая простая по конструкции система. Она включает очень много компонентов, что снижает надежность. Например, компрессор может сгореть, а при выходе из строя генератора аккумулятор долго не протянет, а следовательно, не будет функционировать мотор компрессора, вполне возможен обрыв электропровода или случайное повреждение пневмомагистрали.
Без дифференциальный мост
Строго говоря, блокировка такого типа — это просто устанавливаемый вместо коробки дифференциала барабан, на который монтируется ведомая шестерня главной передачи и вставляются полуоси, то есть правая и левая полуоси постоянно сцеплены между собой. Дифференциал, таким образом, просто отсутствует.
Такая система не имеет права на жизнь в переднем мосту — управлять автомобилем было бы невозможно, но на задних ведущих мостах, например, такой механизм применяется даже чаще, чем обычный межколесный дифференциал. Недостатки понятны — быстрый износ резины на дорогах с твердым покрытием, высокие нагрузки на трансмиссию, плохая управляемость. Достоинства — простота и надежность.
Автоматическая блокировка Detroit Locker
Это самый известный тип автоматической блокировки. Он устанавливается вместо заводского корпуса дифференциала, что увеличивает прочность узла в целом. Для включения Detroit Locker не требуется ни проводов, ни пневмомагистралей, не нужно нажимать кнопки или включать рычаги — все происходит само собой. Минимальное количество внутренних деталей обуславливает высокую надежность узла.
Все модификации Detroit Locker представляют кулачковую блокировку, весьма напоминающую конструкцию, устанавливаемую на ‘ГАЗе-66’. Отличается простотой, надежностью в применении и весьма посредственными характеристиками на твердых покрытиях, что сказывается на управляемости, особенно при применении на переднем мосту, что ускоряет износ резины. Определенный дискомфорт вызывают щелчки и металлические удары, слышимые при работе данной блокировки.
Блокировка Gov-Lock
В нормальном состоянии представляет классический разомкнутый дифференциал. Как только скорость вращения одного колеса оси относительно другого достигает определенной величины — примерно 2 оборота в секунду, — центробежный замыкатель защелкивает кулачковую муфту, которая зажимает пакет фрикционов, причем тем сильнее, чем быстрее крутится буксующее колесо. Таким образом, Gov-Lock обладает прогрессивной характеристикой блокирования — от нуля до стопроцентной.
В этом устройстве имеется приспособление, автоматически отключающее блокировку при достижении транспортным средством скорости 40 км/ч. На управляемость авто Gov-Lock практически не оказывает негативного влияния.
Есть недостатки: большое количество мелких деталей вызывает высокую вероятность поломок, что и происходит на практике — ломается шестеренка замыкателя и блокировка перестает работать. Кроме этого, Gov-Lock отнюдь не всегда эффективно работает.
Если машина застряла в мягком грунте, то данная блокировка может оказать ‘медвежью услугу’, ведь для ее включения нужно сильно раскрутить буксующие колеса, что приведет к моментальному самозакапыванию джипа, а включившийся в конце концов локер только добавит усугубит ситуацию, окончательно посадив внедорожник на мосты. И происходить будет тем быстрее, чем тяжелее джип.
Дифференциал повышенного трения (LSD)
Наиболее часто встречающийся тип дифференциала повышенного трения — это ‘дисковый’. Такая блокировка применяется на большинстве внедорожников. Она обладает большой мягкостью срабатывания и практически не наносит вреда трансмиссии.
Следует помнить, что LSD имеют очень небольшой коэффициент блокирования (около 30%), а вследствие этого и недостаточно эффективны в тяжелых условиях. Такие блокировки не срабатывают при вывешивании одного из колес, когда помощь локера и требуется. Существуют пакеты фрикционных дисков, обеспечивающие больший коэффициент блокирования, но он все равно не обеспечивают 100% блокировку. Кроме того, с его увеличением, естественно, возрастают и нагрузки на трансмиссию при езде по твердому покрытию.
Минусом дифференциалов повышенного трения является ограниченный ресурс. Фрикционные диски имеют тенденцию стираться, причем, чем чаще буксуют колеса, тем сильнее изнашиваются диски. Если такой дифференциал установлен в заднем мосту автомобиля, не предназначенного для постоянного движения с полным приводом (только Part time), то зимой в условиях города ему приходится работать очень много, так как задняя ось будет достаточно часто пробуксовывать.
В целом, ресурс данной блокировки составляет от 50 до 150 тыс. км. Он не отказывает сразу, а ‘умирает’ постепенно, все больше снижая коэффициент блокировки. Нужно помнить, что дифференциалы повышенного трения требуют использования специальных присадок к маслу, которое в него заливается.
-
Смотрите так же:
- Цены на обучение
- Обучение на МКПП
- Обучение на АКПП
Источник: real-avto.com
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.
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:
- Полная: величина передаваемого крутящего момента достигает 100 %. Детали узла соединяются жестко, лишая его возможности выполнять свои функции.
- Частичная: крутящий момент в определенном соотношении распределяется дифференциалом принудительно и за счет ограничения работы его составных частей.
В зависимости от степени участия водителя, блокировка дифференциала может производиться в ручном или автоматическом режиме:
- Принудительную блокировку выполняет водитель по мере необходимости (ручная блокировка). Для этого используют кулачковый дифференциал.
- 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:
- механический;
- гидравлический;
- пневматический;
- 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).
Самоблокирующийся дифференциал имеет четыре основные разновидности, зависящие от способа увеличения трения:
- дисковый;
- червячный;
- вискомуфта;
- 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.
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.
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.
Источник: techautoport.ru
Что такое дифференциал в автомобиле
Представьте заднеприводную машину, которая разворачивается на асфальтированной парковке: руль до упора влево, она плавно трогается с места.
При этом заднее левое колесо будет вращаться очень медленно. Может показаться, что машина разворачивается вокруг него. Правое заднее колесо при этом будет крутиться гораздо быстрее: ему необходимо пройти большое расстояние. Все это возможно благодаря дифференциалу.
В этой статье мы разберемся, что с ним происходит в момент поворота, из чего дифференциал состоит, каким бывает и сколько денег придется потратить, если его нужно будет обслужить.
Что вы узнаете
- Как устроен дифференциал
- Где его искать на автомобиле
- Как он работает
- Какие бывают блокировки дифференциала
- Как понять, что с ним что-то не так
- Сколько стоит его обслужить
Рассылка для автолюбителей и тех, кто подумывает ими стать
Главное о том, сколько стоит владеть машиной, к чему быть готовым и как отстаивать свои права, — в вашей почте дважды в месяц. Бесплатно
Как устроен дифференциал
Дифференциал есть в трансмиссии любого современного автомобиля. Благодаря ему ведущая ось может вращать колеса с разной скоростью.
Вот как устроен классический межколесный дифференциал:
- Корпус дифференциала. На нем закреплена ведомая шестерня редуктора.
- Шестерни-сателлиты. Их обычно две, хотя на грузовых автомобилях может быть и четыре. Сателлиты закрепляют на оси внутри корпуса дифференциала.
- Ось сателлитов — в виде единого стержня, если сателлитов два. Когда их четыре, ось в дифференциале крестообразная.
- Две шестерни полуосей. К ним подходят полуоси колес.
У автомобилей с задним приводом дифференциал размещен в корпусе заднего моста или редуктора. У переднеприводных автомобилей — в коробке передач. В полноприводной машине дифференциалов несколько, могут быть расположены как в корпусе КПП, так и в отдельном корпусе редуктора.
Дифференциалы бывают конические, цилиндрические и червячные. Они различаются типом зубчатой передачи шестерен, но общий принцип строения любого дифференциала одинаковый — планетарный редуктор.
Цилиндрический дифференциал устанавливают на полноприводные автомобили в качестве межосевого. У этого дифференциала обычно разное количество зубьев у шестерен приводов ведущих мостов, что обеспечивает неравномерное распределение крутящего момента между передним и задним мостом.
Например, на внедорожниках крутящий момент распределяется в соотношении 60 к 40:
- На заднюю ось передается 60% крутящего момента. На эту ось приходится часть веса кузова авто или рамы, частично трансмиссии, а при необходимости — прицепа.
- На переднюю ось — 40%. На ней вес двигателя и отчасти трансмиссии.
Момент распределили в соответствии с развесовкой автомобиля, чтобы трансмиссия работала наиболее эффективно. Такую конструкцию называют несимметричной.
Червячный дифференциал можно использовать и как межосевой, и как межколесный. Он симметричный: на шестернях полуосей одинаковое количество зубьев, усилие на колеса распределяется в равном соотношении.
Конический дифференциал тоже симметричный, но его обычно ставят только в качестве межколесного.
Где в автомобиле дифференциал
У переднеприводных автомобилей он находится в коробке передач вместе с главной передачей.
В авто с задним приводом дифференциал расположен в корпусе заднего редуктора. К нему от коробки передач подходит карданный вал.
У машин с полноценным полным приводом в трансмиссии три дифференциала: два межколесных и один межосевой — в раздаточной коробке между двумя ведущими осями. Если отдельной раздатки нет, межосевой дифференциал могут установить прямо в корпусе КПП. У полного привода системы парт-тайм — с жестко подключаемой осью — межосевого дифференциала нет, его роль выполняет муфта включения полного привода.
Как работает дифференциал
Рассмотрим работу дифференциала в трех стандартных ситуациях: при движении по прямой, при повороте, при пробуксовке одного из ведущих колес.
При движении прямо:
- Крутящий момент от ведущей шестерни главной передачи передается на ведомую шестерню и корпус дифференциала.
- Сателлиты передают усилие на шестерни полуосей, но остаются при этом неподвижными.
- Шестерни полуосей вращаются равномерно вместе с корпусом дифференциала, колеса вращаются с одинаковой скоростью.
Какие бывают блокировки дифференциалов
Блокировка дифференциала не дает передавать большую скорость на колесо с меньшим сопротивлением: так решается проблема пробуксовки. Блокировки бывают ручные или автоматические — такие дифференциалы называют самоблокирующимися. Автоматические блокировки тоже могут быть разными: например, блокировка с помощью вязкостной муфты или червячный дифференциал типа «торсен».
Ручная блокировка дифференциала встречается во внедорожниках с системой полного привода. В дифференциал устанавливают муфту, соединяющую корпус дифференциала с полуосью колеса. Для включения муфты используют пневматический, механический, гидравлический или электропривод. Включить блокировку можно при помощи кнопки в салоне или соответствующего рычага управления трансмиссией. Когда она срабатывает, колеса вращаются с одной скоростью — автомобиль перестает буксовать одним колесом.
Внедорожники с полным приводом ездят в том числе по асфальту, поэтому ручную блокировку нужно отключать сразу после того, как автомобиль съедет с плохой дороги. Если этого не сделать, есть риск повредить детали трансмиссии.
Автоматические блокировки устанавливают и на легковые авто, и на внедорожники: они различаются принципом работы блокирующего устройства.
Вязкостные муфты установлены с обеих сторон редуктора по направлению к каждому из ведущих колес. Они состоят из двух пакетов дисков: один соединен с корпусом дифференциала, второй — с фланцем приводного вала. Корпус муфты, в котором находятся диски, заполняют специальным силиконом.
При равномерном движении шестерен диски внутри муфты проворачиваются с одинаковой скоростью и не перемешивают силикон. Когда скорость одного из колес растет, диски начинают перемешивать силикон, он нагревается и становится вязким. Муфта почти полностью блокируется до тех пор, пока скорость колес не выравнивается.
Такую блокировку можно встретить в межосевых дифференциалах полноприводных авто — например, у Субару Импреза GG/G11. Но для настоящего бездорожья она не подойдет: муфта слишком чувствительна к перегревам, а силикон с увеличением пробега теряет свои свойства.
Внутри червячных дифференциалов на месте шестерен-сателлитов устанавливают пары червячных шестерен. Из-за червячного зацепления зубьев такой сателлит может вращаться от ведомой шестерни, но не передает вращение на шестерню полуоси. Поэтому при большой разнице в скорости вращения полуосей червячные шестерни останавливаются, а дифференциал блокируется.
Наиболее распространенный дифференциал такого типа — дифференциал «торсен». У торсенов последних двух поколений все шестерни с червячным зацеплением, а сателлиты расположены вдоль корпуса дифференциала. В первом поколении червячными были только шестерни-сателлиты, и устанавливали их перпендикулярно полуосям. Такая конструкция считается самой мощной среди блокировок своего класса.
Червячные дифференциалы сейчас ставят на автомобили с полным приводом в качестве межколесных и межосевых. Хотя раньше их можно было встретить и у легковых автомобилей. Например, «Ауди» отказалась от торсенов в 2016 году, но до этого ставила их во все свои модели с полным приводом.
Имитацию блокировки дифференциала могут выполнять системы стабилизации автомобиля — ABS, ESP и так далее
Электронная система авто фиксирует изменение скорости вращения одного из колес, увеличивает давление в тормозной магистрали этого колеса и вынуждает дифференциал отдавать усилие другому колесу, так как оно начинает вращаться быстрее.
Подобными имитациями блокировки оснащают все современные автомобили с электронными вспомогательными системами.
Как понять, что с дифференциалом что-то не так
Неисправности дифференциала напрямую влияют на управляемость автомобиля, поэтому очень важно следить за состоянием этого узла и вовремя обнаружить проблему. Если появился посторонний шум от трансмиссии, можно провести первичную проверку самостоятельно.
Для этого нужно вывесить ведущую ось, переключить передачу на нейтральную и прокрутить колеса. Сначала каждое само по себе, потом зафиксировать одно колесо и отдельно прокрутить второе. Если колеса свободно прокручиваются в обоих направлениях без шума и непонятных звуков — с дифференциалом все в порядке. Но если есть сомнения, лучше перестраховаться и заехать на диагностику в сервис.
Межосевой дифференциал таким образом не проверить, но существуют внешние признаки того, что с ним есть проблемы. Вот что еще может указывать на неисправности дифференциала:
- Повышенный шум при увеличении нагрузки — признак износа ведомой шестерни.
- Воющий гул во время работы дифференциала может указывать на износ сателлитов.
- Хруст при различных нагрузках — признак износа подшипников дифференциала или полуосей.
- Посторонние звуки и стук — из-за низкого уровня масла.
- Масляные подтеки — износились сальники и прокладки.
Кроме того, если дифференциал находится в корпусе редуктора, слишком высокая температура поверхности редуктора тоже указывает на неисправность: возможно, нужно долить или заменить масло.
Сколько стоит обслужить или заменить дифференциал
Чаще всего в дифференциале приходится менять расходники: сальники, прокладки, подшипники, пары шестерен. Но бывают случаи, когда необходим более серьезный ремонт или замена узла полностью.
Стоимость расходных материалов для дифференциала
| Дифференциал в сборе | От 100 000 Р |
| Блокировка дифференциала | От 10 000 Р за ручную до 100 000 Р за пневмо- или электроблокировку |
| Шестерни-сателлиты | Аналог — от 1500 Р , оригинал на иномарку — до 4000 Р |
| Сальники и прокладки | Аналог — от 150 Р , оригинал на иномарку — до 3000 Р |
Источник: journal.tinkoff.ru