Ремонт и тюнинг

Дифференциал самоблокирующийся винтового типа – » «» —

Содержание

Винтовые самоблоки - hobbycar

В продолжение темы о самоблокирующихся дифференциалах, решил немного подробнее остановиться на том выборе, который сделали специалисты компании Бронто при создании свой "Рысь-1". Почему? Да потому что Рысь - автомобиль хоть и тюнингованый, с увеличенной проходимостью, но, как и стандартная нива - сохранил свою универсальность.Прекрасно чувствуя себя как на асфальте, так и на бездорожье.

Итак. Рысь -1 комплектуется самоблокирующимися диффенециалами винтового типа в переднем и заднем мостах.
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. далее

Пример движения со свободными межколесными дифференциалами:

как только автомобиль попадает на неровную поверхность - два разгруженных (переднее и заднее) расположенных по диагонали колеса - имеющие наименьшее сцепление с поверхностью - получают весь крутящий момент. Тогда как колеса, твердо стоящие на почве - остаются без дела.

Обратный пример:

На видео четко видно, что вывешенные колеса работают наравне с тем, что касаются земли, и автомобиль без проблем преодолевает излом местности.

Принцип работы самоблокируемого винтового дифференциала и что такое преднатяг

На рисунке приведен эскиз самоблокируемого дифференциала.

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.


Преднатяг

Вследствие срабатывания любого межколёсного самоблокирующего дифференциала винтового или кулачкового типа (далее по тексту «самоблок») 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 и навыков водителя и кратковременно резко снижает характеристики управляемости автомобиля.

Муфта предварительного натяга связывает между собой полуоси с определенным усилием, заданным значением преднатяга. При превышении усилия полуоси проворачиваются относительно друг друга и механизм работает как обычная винтовая блокировка.

Муфта предварительного натяга, используемая в «самоблоках» производства компании VAL-RACING:

- позволяет исключить возникновение пиковых нагрузок в трансмиссии автомобиля и на рулевом колесе;

- способствует более раннему срабатыванию «самоблока» в условиях движения, требующих повышенной проходимости автомобиля;

- при полном отсутствии момента на одном вращающемся колесе позволяет гарантированно подключать в работу второе неподвижное колесо этой же оси (ситуация трогания автомобиля с места в условиях диагонального вывешивания или трогания автомобиля с места при вывешивании одного колеса ведущей оси на домкрат).*

* - данное свойство приобретает автомобиль с использованием «самоблока» с высокими «натягами», точные величины которых в настоящее время устанавливаются дорожными испытаниями. Такие «самоблоки» рекомендуется устанавливать только на заднюю ось автомобилей, используемых в основном для пробега по бездорожью или для участия во внедорожных соревнованиях.

И напоследок. В первом тесте Бронто Рысь-1, который мы проводили под Киевом - сравненияе стандартной Нивы и Рыси, с самоблоками - выделено отдельным пунктом. Там, где Нива начала закапываться, и смогла проехать лишь ходом, у Бронто-Рысь не возникло никаких сложностей.

Удачи Вам на дорогах, и вне их)

hobbycar.livejournal.com

Самоблокирующийся дифференциал - теория. Рассмотрим как работают самоблокирующиеся дифференциалы разных конструкций

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.

www.kartuning.ru

Самоблокирующиеся дифференциалы автомобилей.


Самоблокирующиеся дифференциалы




Один из главных недостатков конических дифференциалов – ухудшение проходимости автомобиля из-за вероятности пробуксовки ведущих колес, когда левое и правое колеса перемещаются по участкам дорожного покрытия с разными сцепными свойствами. Принудительная жесткая блокировка дифференциала, применяемая в конструкции многих автомобилей, не лишена недостатков, которые подробнее описаны здесь, поэтому в конструкции трансмиссии современных автомобилей, предназначенных для движения по неблагоприятным дорогам, часто используют дифференциалы, автоматически распределяющие крутящий момент между полуосями ведущего моста в зависимости от дорожных условий.
Такие дифференциалы называют самоблокирующимися.

Самоблокирующиеся дифференциалы позволяют частично устранить пробуксовку при разных коэффициентах сцепления колес автомобиля, повышают проходимость автомобиля и его управляемость при движении по плохим дорогам, улучшают динамику разгона автомобиля на дорогах с любым покрытием, не требуют дополнительных усилий от водителя (название «самоблокирующийся» говорит само за себя) и взаимозаменяемы со стандартными дифференциалами.
Полной блокировки колес в таких дифференциалах не наступает, поэтому нагрузки на полуоси не столь критичные, как у дифференциалов с принудительной блокировкой.
Самоблокирующиеся дифференциалы автоматически снимают блокировку полуосей при сбросе газа при прямолинейном движении, когда выравниваются скорости полуосей.
Самоблокирующиеся дифференциалы не лишены и недостатков, среди которых можно отметить основные: ухудшается управляемость автомобиля (особенно если блокировка включена на переднем мосту), увеличиваются нагрузки на узлы и агрегаты трансмиссии (особенно на коробку передач, карданную передачу и полуоси).

Ниже описаны наиболее распространенные типы самоблокирующихся дифференциалов, применяемые в конструкции современных автомобилей.

***

Фрикционный дисковый дифференциал

Фрицкионный (дисковый) самоблокирующийся дифференциал включает пакет фрикционных дисков (фрикционную муфту), установленный между корпусом дифференциала и полуосевой шестерней. При прямолинейном движении автомобиля корпус дифференциала вращается синхронно с обеими полуосями, но как только возникает разница в скоростях вращения корпуса и одной из полуосей, на отстающее колесо подается дополнительный момент благодаря наличию трения в пакете дисков.
Другими словами, когда дифференциал пытается передать одной полуоси чрезмерный крутящий момент (колесо попало на лед и сопротивление кручению очень мало), сила трения между дисками препятствует возникновению большой разницы. Разумеется, если величина момента превысит силу трения в дисках, вращение все равно перераспределится на ось, которая вращается с меньшим сопротивлением.
Недостатком такого дифференциала является усиленный износ дисков и необходимость использовать специальные смазочные материалы, иначе диски быстрее засаливаются и блокировка перестает работать.

***

Вязкостная муфта

Вязкостная муфта (вискомуфта) состоит из набора близко расположенных друг к другу перфорированных дисков, одна половина которых соединяется с помощью выступов с внутренней ступицей муфты, а вторая наружными выступами с корпусом.
Между дисками находится силиконовая (кремнийорганическая) жидкость высокой вязкости. Валы муфты могут свободно вращаться с небольшой разницей в угловых скоростях, но, если разница в скоростях увеличивается, жидкость внутри муфты густеет, начинает действовать как твердое тело и предотвращает чрезмерное проскальзывание дисков. Возникающий блокирующий момент обусловлен свойствами вязкой жидкости. Если в качестве дифференциала использовать такую муфту, она будет перераспределять крутящий момент так, что большая его часть будет поступать на колеса, вращающиеся с меньшей скоростью.

К недостаткам вязкостной муфты следует отнести инертность ее блокировки - муфта срабатывает с запаздыванием. Неизбежный нагрев жидкости в муфте, который происходит при проскальзывании дисков, приводит к изменению ее характеристик. Существенным недостатком таких устройств является их влияние на процесс торможения, поскольку при резком торможении может произойти одновременное блокирование всех колес автомобиля.
При использовании вязкостных муфт в трансмиссиях автомобилей с антиблокировочными тормозными системами приходится применять дополнительные устройства для разблокирования муфт при торможении.

***



Гидророторный самоблокирующийся дифференциал

Гидророторный (героторный) самоблокирующийся дифференциал (Gerodisk или Hydra-lock) - конструктивно и принципиально похож на фрикционный самоблокирующийся дифференциал, только между шестерней полуоси и корпусом дифференциала имеется, помимо фрикциона, масляный насос с поршнем.
При возникновении разницы угловых скоростей полуоси и корпуса, поршень нагнетает масло и сжимает фрикцион, который, в свою очередь, блокирует шестерню полуоси с чашкой дифференциала, перераспределяя крутящий момент на отстающую полуось за счет возникшей силы трения.

***

Зубчатый (шестеренный) самоблокирующийся дифференциал

Такие дифференциалы еще называют червячными или винтовыми. Работа зубчатого самоблокирующиеся дифференциала основана на свойстве червячной пары расклиниваться и блокировать полуоси при определенном соотношении крутящих моментов. Дифференциал блокируется из-за разности крутящих моментов на полуосях.
Винтовой дифференциал Torsen (англ. «TORque SENsing» - чувствующий крутящий момент) представляет собой механический самоблокирующийся дифференциал, в котором используется сложный набор червячных шестерен.

Набор шестерен внутри дифференциала состоит из ведомых (полуосевых) червячных колес и ведущих (сателлитов) червячных шестерен. Основной особенностью такой конструкции является то, что червячные шестерни могут приводить во вращение другие шестерни, но сами не могут приводиться во вращение. Такая особенность приводит к появлению некоторой степени блокирования дифференциала.
При низких значениях входного крутящего момента шестерни дифференциала вращаются свободно и его действие напоминает работу обычного симметричного дифференциала. Когда входной крутящий момент увеличивается, набор червячных шестерен нагружается и в определенный момент два выходных вала блокируются, т. е. как только одно из колес теряет тягу, разница в крутящем моменте колес приводит к заклиниванию шестерен и частичной блокировке дифференциала.

Форма и размер зубчатых колес в этом дифференциале определяет коэффициент передачи крутящего момента. Например, если дифференциал конструкции Torsen сконструирован с передаточным числом 5:1, то он способен дифференцировать крутящий момент между колесами до 5-кратной величины.
Дифференциал конструкции типа Quaife отличается тем, что оси сателлитов параллельны полуосям автомобиля. Сателлиты расположены в специальных нишах чашки дифференциала. При этом парные сателлиты имеют не прямозубое зацепление, а образуют еще одну червячную пару, которая, расклиниваясь, так же участвует в процессе блокировки. Аналогичную конструкцию имеет дифференциал конструкции типа Eaton TrueTrac Differential.

***

Кулачковый самоблокирующийся дифференциал

Кулачковый самоблокирующийся дифференциал, срабатывает при разности угловых скоростей вращения полуосей.
Принцип работы кулачковых 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 резко заклиниваются и полностью блокируют полуоси друг с другом.

Для этих блокировок характерны шумы и щелчки в редукторе, вызванные перескакивание механизма разблокировки дифференциала. Поэтому такая блокировка раньше в основном применялась применяется только в военной и специальной технике, где нужно большое тяговое усилие и долговечность в ущерб управляемости и комфорту.
В ведущих мостах современных автомобилей повышенной проходимости наиболее распространена конструкция кулачкового дифференциала типа Detroit Soft Locker со специальным демпфирующим устройством на каждой полуоси, частично поглощающим шумы, характерные для работы этой блокировки.
На отдельной странице приведено подробное описание кулачкового дифференциала повышенного трения, применяемого в конструкции автомобиля ГАЗ-66-11.

***

Межосевые дифференциалы



k-a-t.ru

Дифференциал самоблокирующийся: установка :: SYL.ru

Основной особенностью работы стандартного дифференциала является то, что в случае пробуксовки ведущей оси на другое колесо начинает передаваться крутящий момент, которого не хватает для нормального движения. Дифференциал самоблокирующийся используется для того, чтобы повысить крутящий момент на колесе, обеспечивая более эффективное сцепление.

Как его сделать?

Для блокировки дифференциала нужно совершить одно из двух действий:

  • Объединить его корпус с одной из полуосей.
  • Ограничить возможность вращения сателлитов.

Каким он бывает?

В зависимости от того, какой именно изготавливается дифференциал самоблокирующийся, он подразделяется на полностью или частично блокированный. Полная блокировка предусматривает достаточно жесткое соединение различных частей этого элемента, при котором крутящий момент в случае необходимости всецело передается на колесо с более эффективным сцеплением.

Дифференциал самоблокирующийся частично отличается тем, что у него присутствует ограниченное количество передаваемого усилия между несколькими частями, и в соответствии с этим увеличивается крутящий момент непосредственно на том колесе, у которого присутствует более эффективное сцепление.

Коэффициент блокировки

Коэффициент блокировки – это величина, которая определяет повышение крутящего момента, присутствующего на свободном колесе. Данный показатель устанавливает отношение крутящего момента колеса с отставанием к такому же показателю на забегающем колесе. Для симметричного элемента коэффициент блокировки всегда составляет 1 по той причине, что крутящие моменты каждого из колес являются равными. В то же время дифференциал блокирующий имеет значение этого коэффициента на уровне около 3-5, причем дальнейшее увеличение является нежелательным, потому что может спровоцировать поломку различных элементов трансмиссии.

Блокировка часто используется как на межосевых, так и на межколесных устройствах. Стоит отметить, что передний самоблокирующийся дифференциал на "Ниву" и другие в полноприводные автомобили редко когда используется, так как он снижает управляемость.

Автоматика или нет

Сама блокировка может проводиться как автоматически, так и принудительно. В случае принудительной блокировки водитель должен подать команду, вследствие чего она и получила название ручной. В то же время автоматическая блокировка осуществляется при помощи специализированных технических устройств, которые и получили название "самоблокирующийся дифференциал".

Принудительный

Ручная блокировка в преимущественном большинстве случаев осуществляется при помощи кулачковой муфты, посредством которой можно добиться достаточно жесткого соединения между корпусом дифференциала и полуосью. Замыкание или же размыкание в данном случае осуществляется при помощи электрического, механического, пневматического или гидравлического привода.

В механическом приводе объединяются рычаг и тросы или же целая система специальных рычагов. В данном случае самоблокирующийся дифференциал не используется, а вместо него водитель осуществляет все процедуры самостоятельно посредством перемещения рычага в нужное положение на абсолютно неподвижном автомобиле.

Гидравлический привод

Использование гидравлического привода блокировки предусматривает использование главного и нескольких рабочих цилиндров, в то время как исполнительным элементом здесь выступает пневмоцилиндр. Если рассматривается электрический привод, то для замыкания муфты в нем применяется специальный электродвигатель. Сама же блокировка включается посредством нажатия определенной кнопки, находящейся на приборной панели.

Использование жесткой принудительной блокировки часто используется тогда, когда автомобиль должен преодолевать какие-либо труднопроходимые участки, а после их прохождения его моментально выключают. Часто его могут устанавливать (если не используется самоблокирующийся дифференциал) на "Ниву", а также другие полноприводные автомобили.

Самоблокирующийся

Такой дифференциал, по своей сути, представляет промежуточное устройство между полной блокировкой и абсолютно свободным дифференциалом, потому что с его помощью можно в случае необходимости реализовать основные возможности и того, и другого.

Самоблокирующиеся дифференциалы на УАЗ и другие отечественные автомобили устанавливаются двух типов:

  • Блокирующийся от разницы между крутящими моментами.
  • Блокирующийся от разницы между угловыми скоростями колес.

Последний тип включает в себя дисковый, с вязкостной муфтой, а также дифференциал с системой электронного блокирования. От разницы между крутящими моментами блокируются так называемые червячные самоблокирующиеся дифференциалы. На УАЗ и другие автомобили устройства устанавливаются ситуативно под особенности эксплуатации каждого отдельного авто.

Дисковый

Дисковый дифференциал – это симметричное устройство, в конструкцию которого входит один или же одновременно несколько пакетов фрикционных дисков, при этом стоит отметить, что определенная часть дисков имеет жесткую связь с корпусом самого элемента, в то время как другая часть объединена с полуосью.

Основной принцип действия, который имеет дисковый дифференциал увеличенного трения, использует в качестве основы силу трения, которая появляется из-за разницы скоростей вращения установленных полуосей.

Если присутствует прямолинейное движение, при этом корпус дифференциала и корпус полуоси вращаются с абсолютно одинаковой скоростью, пакет фрикционных дисков начинает вращаться как единое целое. Если же увеличивается частота вращения какой-либо одной из используемых полуосей, то в таком случае соответствующая ей часть дисков, установленная в пакете, будет уже вращаться с более высокой скоростью. При этом между несколькими дисками образуется сила трения, которая исключает возможность повышения частоты вращения. Таким образом, крутящий момент на полностью свободном колесе растет, чем и обеспечивается частичная блокировка устройства.

В зависимости от того, как именно изготавливался самоблокирующийся дифференциал (своими руками или на производстве) степень сжатия дисков может быть переменной или же фиксированной.

Дисковый дифференциал типа LSD используется в качестве межколесного в различных спортивных автомобилях, а также часто встречается в качестве межосевого в машинах, отличающихся повышенной проходимостью. Также редко можно встретить такой самоблокирующийся дифференциал на ВАЗ-2107.

Вязкостная муфта

Вязкостная муфта представляет собой определенный комплект нескольких близко расположенных между собой перфорированных дисков, некоторые из которых объединяются с корпусом дифференциала, в то время как вторая часть соединяется с приводным валом. Диски размещаются в абсолютно герметичном корпусе, который заполняется специализированной силиконовой жидкостью высокой вязкости.

В процессе вращения корпуса дифференциала и приводного вала с одинаковой скоростью данный блок начинает вращаться как единое целое. Если же увеличивается скорость вращения вала, то в таком случае часть дисков, которая ему соответствует, также увеличивает свою скорость, перемешивая таким образом силиконовую жидкость. В связи с этим жидкость твердеет и осуществляется блокирование. В то же время на другом валу увеличивается крутящий момент, и когда равенство полностью восстанавливается, жидкость утрачивает свои свойства, вследствие чего муфта вновь переходит в разблокированное состояние.

В связи с тем, что вискомуфта имеет достаточно большие геометрические размеры, ее часто используют для того, чтобы установить межосевой самоблокирующийся дифференциал на ВАЗ-2107. Также ее использование может осуществляться абсолютно самостоятельно в различных системах полного привода, которые подключаются автоматически.

Из-за особенностей своей конструкции у вискомуфты присутствует определенная инерционность, а также она является склонной к нагреву и в случае торможения может конфликтовать с антиблокировочной тормозной системой, вследствие чего на сегодняшний день ее практически не устанавливают на современные автомобили.

Червячный

В последнее время часто устанавливается червячный самоблокирующийся дифференциал на «Ниву-Шевроле» и другие подобные автомобили. При помощи такого элемента обеспечивается полностью автоматическая блокировка в зависимости от разницы между крутящими моментами на полуоси и корпусе. В том случае, если колесо проскальзывает, и при этом снижается крутящий момент, дифференциал начинает блокироваться, вследствие чего крутящий момент передается на другое колесо. При этом стоит отметить, что блокировка является частичной, а ее степень непосредственно зависит от того, насколько сильно упал крутящий момент.

Главной особенностью червячной шестерни можно назвать то, что она может заставлять вращаться также другие шестерни, в то время как ее они раскручивать не могут. При этом стоит отметить, что червячная шестерня способна расклиниваться, и именно это свойство используется для того, чтобы частично заблокировать самоблокирующийся дифференциал. Отзывы пользователей наиболее лестно отмечают устройства Qualife и Torsen.

Как устанавливать?

Установка дифференциала может осуществляться самостоятельно или с помощью специалистов, но самостоятельную установку проводить следует только в том случае, если есть все соответствующие инструменты, а также определенные навыки работы с ними. Если вы все-таки решили, что можете установить самоблокирующийся дифференциал на «Ниву-Шевроле» или любой другой автомобиль самостоятельно, вам нужно будет придерживаться несложной инструкции. Стоит отметить, что инструкция является актуальной для преимущественного большинства автомобилей, поэтому рекомендуется всецело ей следовать.

Инструкция

Установка самоблокирующегося дифференциала осуществляется следующим образом:

  1. Первоначально напрессуйте внутренние кольца подшипников на все шейки собранного устройства таким образом, чтобы между торцами внутренних колец подшипников, а также торцами коробки саттелитов присутствовал зазор приблизительно 3,5-4 мм.
  2. Самоблокирующийся дифференциал своими руками устанавливается в сборе в кратер, после чего устанавливается прокладка, а также крышка картера. При помощи гаек и болтов нужно максимально равномерно объединить между собой половины моста.
  3. Заново открутите болты, снимите крышку, достаньте дифференциал и при помощи щупа проведите замер зазоров между торцами коробки саттелитов и внутренних колец подшипников.
  4. Нужно выбрать подходящий комплект прокладок под ваш винтовой самоблокирующийся дифференциал, при этом важно максимально правильно рассчитать их толщину по следующей формуле: S = A + B + 0,1. В данном случае S – это непосредственно сама толщина прокладок, в то время как А и В – это зазоры между торцами коробки сателлитов и внутренних колец подшипников.
  5. Теперь внутренние кольца подшипников дифференциала полностью снимаются. Подобранный пакет прокладок разделяется приблизительно пополам, после чего прокладки устанавливаются непосредственно на шейки коробки саттелитов, а также до упора напрессовываются внутренние кольца подшипников.

Как осуществляется регулировка?

Если вами устанавливался самоблокирующийся дифференциал на ВАЗ или другие отечественные автомобили, можно произвести регулировку бокового зазора шестерен следующим образом:

  • В картере устанавливается дифференциал в сборе с отрегулированными подшипниками.
  • Далее осуществляется монтаж прокладки непосредственно на плоскость разъема картера, после чего картер закрывается крышкой и надежно закрепляется с помощью болтов.
  • Осуществляется замер бокового зазора между зубьями ведомой и ведущей шестерен, который должен иметь значение на уровне 0,2-0,6 мм. Замер в обязательном порядке должен осуществляться на фланце ведущей шестерни, и проводить его нужно на радиусе 40 мм. Боковой зазор должен регулироваться путем перестановки нескольких прокладок с одной стороны коробки на другую. В том случае, если прокладки снимаются со стороны ведомой шестерни, то в таком случае зазор в зацеплении должен быть увеличенным, а если же прибавляете, то он уменьшается.
  • Прокладки должны переставляться без изменения их количества, так как в противном случае могут появиться всевозможные нарушения натяга подшипников дифференциала.
  • Тщательно проверьте зацепление шестерен по всему пятну контакта.

Таким образом, вы не только установите, но и нормально отрегулируете дифференциал самоблокирующийся, обеспечив его нормальную работу.

www.syl.ru

Самоблокирующийся дифференциал Википедия

Дифференциал с повышенным внутренним сопротивлением (также: дифференциал ограниченного проскальзывания (LSD), дифференциал повышенного трения, самоблокирующийся дифференциал) — это дифференциал, механика работы которого за счёт конструктивно заложенного повышенного внутреннего сопротивления между некоторыми вращающимися деталями позволяет такому дифференциалу без каких-либо управляющих воздействий извне выравнивать самостоятельно угловые скорости ведущего и ведомых звеньев вплоть до полной их взаимной блокировки и превращения всего дифференциала в прямую передачу.

Следует иметь ввиду, что в англоязычной литературе данные дифференциалы обозначаются как "LSD (Limited-Slip Differential)", т.е. дифференциал ограниченного проскальзывания, и данный термин не определяет физического принципа работы устройства, наличия управления им и т.д. Имеет значение лишь сама функция блокировки неконтролируемой разницы в угловых скоростях приводов ("проскальзывания"). "Ограниченность проскальзывания" подразумевает некий заданный предел разницы угловых скоростей, при превышении которого начинает срабатывать блокировка.

Преимущества

Основное преимущество дифференциала с повышенным внутренним сопротивлением (далее — ДПВС) можно увидеть, рассмотрев случай с обычным (или «открытым») дифференциалом, у которого одно колесо вообще не имеет контакта с дорогой. В этом случае второе колесо, контактирующее с дорогой, будет оставаться неподвижным, и первое, не контактирующее с дорогой колесо, будет вращаться свободно — передаваемый крутящий момент будет равным на обоих колёсах, но не будет превышать порогового значения момента, необходимого для движения транспортного средства, и поэтому транспортное средство будет оставаться неподвижным. В обычных автомобилях, движущихся по асфальтовым дорогам, такая ситуация маловероятна, и поэтому для таких автомобилей обычный дифференциал вполне подойдёт. При вождении в более сложных условиях, например, при движении в грязи или по бездорожью, подобные ситуации случаются, и наличие дифференциала с повышенным внутренним сопротивлением позволяет не останавливать движение. За счёт ограничения разницы в угловых скоростях колёс полезный момент передаётся до тех пор, пока хотя бы одно из колёс имеет сцепление с дорогой.

Коэффициент блокировки

Коэффициент блокировки есть важнейшее оценочное свойство любого ДПВС. В информационных материалах о ДПВС этот коэффициент может выражаться двояко и несколько отличаться по смыслу толкования, хотя в обоих случаях подразумевать одно и то же, только с разных точек зрения.

В иностранной технической литературе КБ обычно выражается посредством процентного значения в десятках процентов в диапазоне от 20 % и выше. Цифра обозначает покрываемую конкретным ДПВС ширину диапазона относительного распределения крутящего момента между колёсами/осями от заложенного в дифференциала статического (с поправкой на его возможную несимметричность) до максимального уровня в 100/0, в пределах которого ДПВС может обеспечить взаимную блокировку. Данное определение подпадает под англоязычный термин Locking Effect («блокировочный эффект»). В русскоязычной технической литературе КБ выражается через число от 2 и выше (обычно, без десятичных дробей), обозначающее максимально возможную разницу в крутящих моментах (разницу в силе тяги) на колёсах/осях, в пределах которой данный ДПВС может обеспечить их взаимную блокировку. Данное определение КБ соответствует английскому термину Torque Bias («сдвиг момента»).

Показано соотношение между КБ в числовом и процентном значениях

Хотя оба понятия КБ предполагают под собой разные формулы подсчёта, абсолютно любой ДПВС может быть корректно оценен любым из них. При этом, каждое из двух значений КБ можно соотнести с общим оценочным показателем, а между обеими значениями всегда имеется взаимооднозначное соответствие. Так, например, значение КБ=50 % и КБ=3 означает в обоих случаях одно и то же: что ДПВС с указанными КБ допускает перераспределение крутящего момента между колёсами/осями в соотношении не более чем 75/25, что с одной стороны даёт 50 % полного диапазона возможного перераспределения эффективно используемого крутящего момента (75-25=50), а с другой стороны даёт 3-х кратную разницы в возможной силе тяги (75/25=3). Числовое (не процентное) значение КБ, возможно, здесь более интуитивно понятно, тем более, что помимо своего основного смысла, оно предполагает аналогичную разницу в допустимой силе сцепления колёс/осей с поверхностью, что в том же случае КБ=3 означает, что максимально эффективное использование мощности двигателя на этом ДПВС возможно только если сила сцепления каждого колеса с поверхностью дороги будет отличаться не более чем в три раза.

Простой (свободный) дифференциал не позволяет получить какую-либо разницу в эффективно-используемых крутящих моментах на ведомых звеньях, здесь разница между силой тяги обоих колёс/осей практически нулевая на любых режимах, КБ такого дифференциала равен 0 % или 1. Прямая передача или заблокированный дифференциал позволяют весь эффективно используемый крутящий момент реализовать на любом ведомом звене, здесь любое колесо/ось могут обеспечить всю тягу при нулевой уровне тяге на другом колесе/оси, а КБ в данном случае равен 100 % или бесконечности.

ДПВС может иметь два верхних значения КБ — по одному для каждой ветви мощности. Такое возможно в случаях несимметричного дифференциала, когда КБ получает поправку на несимметричность — то есть, верхние значения КБ для каждой из сторон отличаются друг от друга на разницу в соотношении раскладываемых крутящих моментов (например, в несимметричном заднем кулачковом межколёсном ДПВС грузового автомобиля ГАЗ-66, раскладывающим крутящий момент по колёсам в соотношении ≈(60/40), значения КБ для правого и левого колёс равны, соответственно, 3.1 и 2.1). И такое возможно в симметричных дифференциалах, когда это конструктивно допустимо механикой работы блокировки (например, в симметричном червячном ДПВС Torsen Type-1 разные значения КБ можно реализовать через разные углы нарезки зубьев в каждой паре сателлит-шестерня).

Обычно под КБ конкретного ДПВС подразумевается его максимальный КБ. При этом у любого ДПВС существует значение так называемого начального КБ, которое обычно не декларируется.

Преднатяг

Под этим термином подразумевается создание в ДПВС внутреннего сопротивления взаимному вращению ведомых звеньев в статике, то есть, при отсутствии подачи на дифференциал какого-либо самого минимального крутящего момента. Величина уровня преднатяга определяется усилием, необходимым для сдвига (поворота) любой ведомого звена дифференциала при неподвижном ведущем звене. В свободном дифференциале уровень преднатяга близок к нулю. Преднатяг, если он есть, «работает» всегда, независимо от того, нагружен ДПВС тяговым или тормозным крутящим моментом или не нагружен. Наличие преднатяга не есть обязательное условие работы ДПВС.

Так называемая «муфта преднатяга» предполагает под собой некое устройство внутри ДПВС, выполняющее вышеупомянутые функции и затрудняющее взаимное вращение ведомых шестерён дифференциала. Конструкция этого устройства не имеет универсального вида и на разных ДПВС может быть любой. Обычно это есть распорные пружины разной формы, дополненные дистанционными кольцами.

Типы ДПВС и конкретные конструкции

В пассажирских автомобилях как правило используются два типа ДПВС:

Дифференциалы обоих типов допускают наличие некоторой конструктивно запрограммированной разницы между крутящими моментами (в первом случае) или угловыми скоростями (во втором случае), но налагают механическое ограничение на возникновение большой их диспропорции.

Винтовая блокировка

Конструктивно дифференциалы с винтовой блокировкой могут быть выполнены на основе любого плоского однорядного или двухрядного планетарного механизма схем или с параллельными осями сателлитов, которые, в свою очередь, могут быть как одиночными, так и парными взаимозацепленными. Общем для любого вида исполнения будут две особенности: использование цилиндрических косозубых шестерён во всех парах зацепления и отсутствие фактических осей сателлитов как деталей. Винтовая передача, как таковая, здесь не используется, и широко употребимый термин происходит исключительно от визуального сходства сателлитов дифференциала с винтом, особенно на контрасте с его основными шестернями. А шестерни-сателлиты здесь вращаются не на осях, а в цилиндрических карманах, отфрезерованных в корпусе/водиле дифференциала. Идея блокировки основана на том, что в косозубом зацеплении под нагрузкой возникают осевые силы, стремящиеся раздвинуть по своим осям обе зацепленные шестерни в противоположные от плоскости контакта стороны, и здесь это свойство в первую очередь использовано в парах взаимозацепленных сателлитов, которые для этого получают некоторую осевую подвижность. Под тягой, при повороте или пробуксовке колеса, вращающиеся сателлиты расклиниваются в своих карманах, упираются торцами в корпус дифференциала, за счёт чего происходит их торможение и самовыравнивание угловых скоростей ведомых шестерён. Расклинивание сателлитов тем сильнее, чем выше передаваемый ими крутящий момент, но сам коэффициент блокировки определяется углом наклона зубьев зацепления и фрикционными свойствами пар контакта сателлит/корпус. Для усиления эффекта самоторможения в данных дифференциалах обычно применяют более чем минимально необходимые для плоского планетарного механизма три пары сателлитов — а именно, от четырёх до семи пар. И для усиления фрикционного эффекта в точках контакта торцов сателлитов с корпусом дифференциала могут применяться диски-прокладки из материала, создающего повышенное сопротивление при трении. В случае одиночных сателлитов работа дифференциала в принципе аналогична, с тем лишь отличием, что здесь в самоторможение вовлечены не только сателлиты, но и центральные шестерни дифференциала.

Ввиду того, что шестерни с косозубым зацеплением могут быть использованы на плоских планетарных механизмах любой схемы и формы, дифференциалы на их основе можно выполнить с практически любыми заданными передаточными отношениями в каждой паре звеньев ведущее-ведомое. Соответственно, такие дифференциалы могут быть как симметричные, так и несимметричные, и применяться в трансмиссии и как межколёсные и как межосевые. На этих дифференциалах активно используется преднатяг, а блокирующий момент здесь создаётся в тяговом режиме даже при отсутствии разницы в угловых скоростях на выходе. Но исключительно на косозубом зацеплении высокие значения коэффициента блокировки не доступны (обычно < 3), и для усиления эффекта такие дифференциалы могут дополняться фрикционными пакетами по типу дифференциалов с дисковой блокировкой.

Дифференциалы с винтовой блокировкой очень широко распространены по сей день. Основная их область применения — спортивные и гоночные автомобили. Также они применяются как тюнинговые для незначительного улучшения проходимости в дорожных автомобилях. Однако на истинно внедорожной технике они обычно не используются. Наиболее известны образцы от британской компании Quaife Engineering и американской Torsen NA Inc.. В первом случае дифференциал так и называется — Quaife. Во втором случае — это так называемые Torsen Type-2 и Torsen Type-3.

Червячная блокировка

Конструктивно все дифференциалы с червячной блокировкой выполнены на основе простых пространственных планетарных механизмов схемы с сателлитами на . Визуально пары зацепления солнце-сателлит здесь выглядят как червячная передача, в которой оси червячного колеса и самого червяка также перпендикулярны друг-другу и не пересекаются. В роли червяка и в роли червячного колеса здесь могут выступать как сателлиты, так и ведомые шестерни, и имеются разработки червячной блокировки с обеими вариантами распределения ролей между шестернями. Идея блокировки основана на том, что червячной передаче свойственно самоторможение в случаях направления мощности от червячного колеса к червяку, которое тем сильнее, чем больше угол наклона нарезки зубьев червяка к его оси вращения.

Хотя дифференциал с червячной блокировкой наиболее известен в варианте, разработанном американской Torsen NA Inc., — так называемый Torsen Type-1 — сама компания-разработчик почему-то избегает термина «червячная передача» при описании своего дифференциала. Зубчатая передача здесь декларируется как косозубая на перекрещивающихся осях, но не просто косозубая, а с некоей специфической, разработанной самой Torsen и запатентованной ими же формой зубьев Invex™, фактически являющейся частным вариантом эвольвентного зацепления. В русскоязычной инженерно-технической литературе считается, что в Torsen Type-1 роль червяков выполняют ведомые шестерни, а роль червячных колёс — сателлиты. Объяснение этому проистекает из разного угла наклона косозубой нарезки на ведомых шестернях и сателлитах. Необычная трёхрядная форма сателлита с прямозубым зацеплением по краям и косозубым в центре объясняется исключительно тем, что ввиду компоновки с перекрещивающимися осями конструктивно невозможно организовать через одну и ту же зубчатую нарезку одновременный зацеп как сателлитов с ведомыми шестернями, так и сателлитов между собой, и к повышению внутреннего сопротивления дифференциала эта особенность не имеет отношения. Обе ведомые шестерни здесь имеют сонаправленную нарезку зубьев и некоторую минимальную осевую подвижность, которая, как и в случае дифференциалов с винтовой блокировкой, необходима для сдвига обеих шестерён вдоль оси под нагрузкой, только в данном случае не для контакта с корпусом, а для их взаимного самоторможения друг о друга, что вносит существенный вклад в общее повышение внутреннего сопротивления. Дифференциал момент-чувствительный. Коэффициент блокировки в разных вариантах — 3-6. Дифференциал визуально и кинематически симметричен, и в случае межосевого использовался на модификациях AWD машин, изначально переднеприводных. Вообще, Torsen Type-1 есть один из наиболее известных моделей ДПВС. Он широко использовался в гоночных автомобилях WRC и Формулы-1 разных лет и в качестве межколёсного и в качестве межосевого. А на дорожных легковых автомобилях он стал совершенно однозначной ассоциацией с системами полного привода от Audi — Quattro — хотя в последних разработках Audi применяла и иные варианты. Среди внедорожных машин известным носителем данного ДПВС является Hummer h2.

Настоящими дифференциалами с червячной блокировкой и высокими (порядка 10 и даже выше) коэффициентами блокировки были американские и немецкие разработки для грузовых автомобилей повышенной проходимости. В данном случае конструкция планетарного механизма ДПВС предполагала тройные взаимозацепленные сателлиты, из которых два сателлита были червяками, а один — червячным колесом. Также, червячными колёсами были ведомые шестерни, а всего в дифференциале было 8 червяков и 6 червячных колёс двух типоразмеров. Основные попытки относительно массового применения этих ДПВС пришлись на предвоенные годы. В СССР этот тип ДПВС испытывался после войны, как в виде трофеев от Rheinmetall-Borsig AG, так и в виде домашних разработок «улучшенной» конструкции на основе немецкой. Данные по конкретным американским и немецким носителям отсутствуют, хотя считается, что дифференциалы с червячной блокировкой были широко распространены на различных грузовиках и тягачах для бездорожья и карьерных разработок. В СССР единственный более-менее массовый носитель — Урал-375Д. Современное использование — вероятно, нулевое.

Дисковая блокировка

Разобранный дифференциал с дисковой блокировкой

Конструктивно дифференциал с дисковой блокировкой всегда состоит из планетарного механизма схемы на конических шестернях, дополненного парой миниатюрных конических фрикционных муфт и парой многодисковых фрикционных пакетов, располагающихся по оси дифференциала с обеих его сторон между ведомыми шестернями и корпусом. Часть фрикционных дисков здесь зацеплена с корпусом дифференциала, а часть — с миниатюрным конусообразным сцеплением, которое сопрягается каждое со своей ведомой шестернёй (солнцем). Идея блокировки основана на том, что под нагрузкой в конических шестернях возникают осевые силы, стремящиеся раздвинуть зацепленные шестерни друг от друга, и в отличие от свободного дифференциала, где этот эффект стараются нивелировать, здесь именно за счёт него и происходит сжатие фрикционных пакетов между ведомыми шестернями и корпусом дифференицала, что в свою очередь приводит к выравниванию угловых скоростей. Помимо конических муфт и фрикционных пакетов для усиления эффекта здесь нередко используется распорная пружина, установленная между ведомыми шестернями. И для усиления эффекта эти дифференциалы обычно имеют не два, а четыре сателлита на крестообразном водиле.

Разработки подобных дифференциалов известны с довоенного периода — ими занимались американские фирмы LeTurno-Westinghouse и Borg Warner. Современный вид и дисковую блокировку дифференциалы приобрели в 60-х годах, когда появились относительно надёжные фрикционные материалы, что позволило делать всю систему компактной и пригодной для легковых автомобилей. Сегодня используются в качестве межколёсных в задних ведущих мостах как спортивных, так и внедорожных автомобилей. Надёжны, но могут требовать регулировки со временем.

Кулачковая блокировка

Кулачковый дифференциал Порше, применявшийся на KdF82

Конструктивно здесь возможны два варианта исполнения. В одном случае кулачковая муфта, состоящая из двух кулачковых дисков и промежуточного сепаратора с сухарями располагается между обеими ведомыми шестернями свободного дифференциала. Во втором случае, планетарная передача дифференциала вообще не имеет зубчатых колёс: эрзац-водилом дифференциала служит сепараторное кольцо, сателлитами являются сухари, а роль ведомых шестерён выполняют два кулачковых диска или кольца с волнообразным профилем сопряжённой с сепаратором поверхности. В обоих случаях идея блокировки основана на том, что при определённой разнице в угловых скоростях ведомых звеньев сухари расклиниваются между кулачковыми дисками/кольцами и практически моментально блокируют дифференциал. Блокировка здесь срабатывает только от разницы в угловых скоростях. До некоторого значения этой разницы дифференциал работает как свободный, по достижению — сразу блокируется, причём не важно, нагружен он крутящим моментом или нет. Какой-либо переходной режим частичной блокировки между свободным и заблокированным состояниями отсутствует.

Первые известные разработки кулачковых дифференциалов вероятно принадлежат Фердинанду Порше. Именно его дифференциал пошёл в серию на машинах KdF-Kübelwagen. Сегодня кулачковые самоблокирующиеся дифференциалы в основном используются как межколёсные в автомобилях повышенной проходимости и в военной технике (бронетранспортёрах и пр.).

Шариковая блокировка

Конструктивно дифференциалы с шариковой блокировкой представляют собой некий эрзац планетарной передачи симметричной схемы . Формально они не имеют ни шестерён, ни сателлитов в своей конструкции, но фактически, функции составляющих их деталей и общий принцип их работы идентичен конструкции и принципу работы любого настоящего планетарного дифференциала, а механика блокировки определяется повышением внутренного сопротивления работе, как и в остальных типах самоблокирующихся дифференциалов. В роли сателлитов здесь используются шарики, которые плотно набиты в закольцованные канавки в корпусе (водиле) дифференциала, и которые, как и настоящие сателлиты, контактируют одновременно друг с другом и с парой ведомых эрзац-шестерён (двумя солнцами). При небольшой разнице в угловых скоростях шарики, толкая друг-друга, перемещаются в закольцованной канавке в ту или другую сторону, обеспечивая дифференциальное вращение всей конструкции. При достижении некоего уровня разницы в угловых скоростях (пробуксовке) ведомых шестерён шарики не могут её (разницу) поддерживать, за счёт трения самотормозятся в своих канавках и тем самым создают блокировочный эффект.

Эта конструкция малоизвестна в мировом автопроме и всё её распространение, вероятно, ограничивается Россией и Украиной. Наиболее известные дифференциалы с шариковой блокировкой — это Автоматический Дифференциал Красикова и Автоматический Дифференциал Нестерова.

Дифференциал с вискомуфтой

Вязкостная муфта с открытым корпусом.

Конструктивно дифференциал состоит из простого планетарного механизма абсолютно любой схемы и вискомуфты, соединяющей два его любые звена (два любые вала подачи/снятия мощности). Вискомуфта может располагаться как внутри дифференциала и связывать два ведомых звена, так и снаружи и связывать ведущее и ведомое звено (на принципиальную работы всей системы расположение вискомуфты влияния не оказывает). Идея блокировки основана на свойствах вискомуфты выравнивать угловые скорости двух своих звеньев за счёт свойств дилатантной жидкости. Блокировка срабатывает только от разницы в угловых скоростях. Кратковременно допускается 100 % блокировка. Переходные режимы также активно используются.

Вязкостные ДПВС менее эффективны в сравнении с вышеупомянутыми механическими ДПВС, так как в них происходит рассеивание энергии. В частности, любая постоянная нагрузка, которая нагревает жидкость внутри муфты, приводит к неустранимым перманентным потерям «дифференциального эффекта».[1]

Данный ДПВС не стоит путать с использованием вискомуфты в системах так называемого полного привода по требованию.

Дифференциал с героторным насосом

В дифференциалах этого типа с одной стороны вращается корпус героторного насоса, а с противоположной стороны вращается вал, соединённый с зубчатым колесом, находящимся внутри насоса. Когда возникает разница в частотах вращения корпуса и зубчатого колеса, насос сжимает рабочую жидкость во внутренней полости насоса. Это обеспечивает передачу вращающего момента к колесу машины, имеющему более сильное сцепление. Системы, основанные на насосах, имеют верхнюю и нижнюю границы прикладываемого давления, и внутреннее демпфирование во избежание гистерезиса. Новейшие системы с героторными насосами имеют компьютерное регулирование выходной мощности, что обеспечивает более высокую подвижность и исключает колебания.

Примечания

  1. Donnon, Martin et al. Zoom 67. — Express Motoring Publications, 2003. — P. 45–48. — «...the gel used can quite suddenly alter with massive temperature, and lose its ability to generate torque transfer.».

wikiredia.ru

Блокировка дифференциала: самоблок | Водитель авто

Конструкция и принцип работы трансмиссий современных автомобилей могут кардинально различаться между собой, тем не менее, ни одна из них не обходится без дифференциала. Он представляет собой часть главной передачи, предназначенную для разделения крутящего момента на две независимые ветви, на которых мощность и угловая скорость вращения могут варьироваться относительно друг друга.

Это позволяет компенсировать разницу расстояний, проходимых ведущими колесами автомобиля на поворотах, а значит – повысить управляемость, предотвратить пробуксовывание колес и ускоренный износ шин. Однако в классической механической конструкции дифференциала проявился ряд существенных недостатков, которые привели к разработке блокирующихся конструкций. Попробуем разобраться, для чего это нужно и как работает.

Предпосылки создания блокирующихся дифференциалов

Главной проблемой механического дифференциала, особенно опасной в случае тяжелых дорожных условий, стала возможность потери сцепления одним из ведущих колес. В таком случае происходит полное перераспределение мощности к вывешенному колесу, которое начинает свободно вращаться, а на сцепленное с поверхностью колесо поступает незначительный крутящий момент или не поступает вовсе. Чтобы бороться с этим, на первых раллийных автомобилях иногда просто заваривали дифференциал, исключая его из кинетической схемы трансмиссии. Позже появились комбинированные устройства, позволяющие временно отключать дифференциал по команде водителя – они получили название дифференциалов с ручной блокировкой.

Революционным шагом в развитии автомобилестроения стало появление самоблокирующихся дифференциалов. В силу своих конструктивных особенностей они способны в автономном режиме изменять характер своего действия. Исходной информацией для этого могут служить:

  1. Величина крутящего момента – задает условия работы устройств типа Quaife и Torsen.
  2. Разница угловых скоростей на ведомых шестернях – используется в дисковых и кулачковых системах, дифференциалах с вискомуфтой.

Все эти конструкции широко применяются в автомобилях самых различных типов и классов, от спорткаров до тяжелых внедорожников. Рассмотрим подробнее устройство и принцип работы самоблокирующихся дифференциалов.

Quaife

Система Quaife, разработанная в 1965 году, больше всего напоминает классическую схему. Главное отличие – использование косозубых шестерен вместо прямозубых. Результатом такого новшества стало возникновение вспомогательных сил, стремящихся раздвинуть зацепленные шестерни, отдалить их друг от друга. Получившие подвижность пары сцепленных друг с другом сателитов во время изменения крутящего момента на одном из колес расходятся, упираются торцевыми поверхностями в корпус дифференциала, в результате чего притормаживаются и выравнивают режим работы механизма.

Это она из самых простых конструкций, и именно поэтому ей свойственен ряд недостатков – быстрый механический износ, сопровождающийся падением эффективности, невозможность качественной реализации в заднеприводных и внедорожных автомобилях. Чаще всего Quaife встречается на легких переднеприводных спорткарах начального уровня.

Torsen

Система Torsen основана на червячной передаче и отличается высокой эффективностью. На сегодняшний день она объединяет три основных типа конструкций самоблокирующегося дифференциала, чувствительного к крутящему моменту:

  1. Тип-1 предполагает использование шестерен полуосей и сателитов в качестве червячных пар. Принцип его действия напоминает принцип действия системы Quaife – изменение момента сопровождается расклиниванием одной червяной пары и ее торможением о корпус дифференциала, а рабочий диапазон задается углом наклона зубьев червяка. Тип-1 является одним из самых мощных не только в серии, но и среди всех самоблокирующихся конструкций.
  2. Тип-2 использует сателиты, оси которых параллельны полуосям автомобиля. Принцип блокировки основан на торможении сателитов о специальные чашки, расположенные в корпусе дифференциала.
  3. Тип-3 включает все планетарные конструкции с червячными парами. Главное их достоинство – малые габариты, высокая эффективность, нетребовательность к условиям работы.

Теперь рассмотрим системы, принцип действия которых основан на разнице угловых скоростей ведомых шестерен дифференциала.

Дисковая блокировка

Конструкция дискового дифференциала предполагает наличие фрикционных муфт, принцип действия которых напоминает работу сцепления автомобиля. Часть дисков, входящих во фрикционные муфты, закреплена на корпусе механизма, часть связана с ведомыми шестернями конической конфигурации. Именно коническая форма способствует раздвижению и линейному перемещению шестерен, воздействующих, в свою очередь, на диски и блокирующих дифференциал. Для усиления конструкции в нее зачастую вводят вторую ведомую пару, а также распорные пружины.

Кулачковый дифференциал

Кулачковая система интересна в первую очередь тем, что позволила отказаться от применения классических шестерен в пользу сепараторного кольца, воздействующего на сухари, которые играют роль сателитов. Ведомые шестерни чаще всего сохраняются, хотя в некоторых конструкциях вместо них успешно применяют кулачковые диски или специальные кольца с волнообразной поверхностью.

Принцип работы кулачкового дифференциала основан на расклинивании сухарей между дисками – значит, при достижении некоторой разницы в угловых скоростях наступает мгновенная блокировка, а до этого момента дифференциал работает как классический механический. В наше время кулачковые механизмы, в силу своей конструктивной сложности и высоких эксплуатационных качеств, получили широкое распространение на военных и специализированных транспортных средствах, а также некоторых полноприводных автомобилях.

Вязкостная муфта

Вязкостная муфта или вискомуфта представляет собой, по сути, упрощенный и унифицированный вариант дискового дифференциала. Основным элементом конструкции является резервуар с вязкой жидкостью, в которой расположены наборы фрикционов – один соединен с полуосью, второй сообщается с ротором. Это позволяет пропорционально увеличивать сопротивление с увеличением разницы между угловыми скоростями вращения ведущих колес.

Главное достоинство вискомуфты – простота и дешевизна. Тем не менее, она достаточно громоздка и малоэффективна в действительно экстремальных дорожных условиях. Поэтому основная сфера применения муфты – недорогие легкие кроссоверы. Так она полностью раскрывает свой потенциал, выступает в роли удобно и надежного механизма.

В последние годы появление новых конструкционных материалов, совершенствование технологий их обработки и расширение возможностей компьютерного моделирования сформировали благоприятные условия для развития самоблокирующихся дифференциалов. Известные и проверенные конструкции улучшаются, создаются новые, перспективные механизмы. Вполне возможно, что вскоре самоблокирующийся дифференциал станет неотъемлемой частью большинства автомобилей.

voditelauto.ru

Дифференциал редуктора переднего/заднего моста самоблокирующийся винтовой «ИНСАВ» ВАЗ 2101-2107, 2121-2131

1.    Изменен угол наклона сателлитов с коэффициентом блокирования 85%,

2.    Тарелочные пружины произведены в Германии,

3.    Трех составной корпус предотвращает сбивание предварительного натяга при установке ведомой шестерни,

4.    Более дорогой (прочный) металл, из которого выполнены все детали,

5.    Сателлиты приторочены точно для своего места, это позволяет избегать не равномерного стирания и, как следствие -  биения сателлитов.

 

Самоблокирующиеся дифференциалы винтового типа

Высокий ресурс и отсутствие проблем при установке делают самоблокирующиеся винтовые дифференциалы наиболее распространенными. Относительно несложная конструкция делает их доступными и практически не требует технического обслуживания.

Для предупреждения повышенного износа трансмиссии винтовая блокировка имеет сглаженный процесс включения и выключения. Также в момент включения блокировки дополнительное толчковое усилие не передается на рулевое колесо. Однако необходимо учесть, что при включении устройства возникают кратковременные пиковые нагрузки.

Установка самоблокирующегося дифференциала увеличивает на скользкой дороге устойчивость автомобиля и повышает его проходимость. Оптимальное перераспределение крутящего момента между ведущими колесами позволяет разгрузить буксующее колесо и дает колесу, имеющему лучшее сцепление дополнительный крутящий момент.

Стоимость материалов и работ при установке самоблокирующегося дифференциала «ИНСАВ»

Для чего нужна блокировка дифференциала?

Во время движения автомобиля по неровной дороге или в момент поворота на детали трансмиссии и шины подается дополнительная нагрузка из-за прохождения ведущими колесами различного пути. Это обстоятельство ухудшает управляемость и способствует их существенному износу. В эпоху отсутствия автомобильных дорог и малых скоростей данная проблема не сильно беспокоила водителей, к тому же цельная ведущая ось служила для повышения проходимости автомобиля.

Шло время, пропорционально совершенствованию техники возрастали скорости, поэтому возникла необходимость развязать ведущие колеса. Был придуман дифференциал — планетарный механизм, который распределял поровну крутящий момент между полуосями и позволял колесам вращаться с различной скоростью.

Дифференциал значительно увеличил (улучшил) управляемость и устойчивость автомобиля, но при этом снизил его проходимость. Величину крутящего момента стало задавать колесо, имеющее менее прочное сцепление с дорогой, поэтому одно колесо пробуксовывало, второе в этот момент просто останавливалось.

Ручная блокировка дифференциала не смогла решить проблему улучшения проходимости автомобиля, так как это требовало постоянного внимания водителя и годилось только для преодоления труднопроходимых участков. Поэтому возникла необходимость автоматической блокировки. Всевозможные конструкции самоблокирующихся дифференциалов не требуют дополнительных действий от водителя и помогают компенсировать ошибки в управлении.

Автомобиль, имеющий винтовую блокировку:

  • быстро разгоняется по плотному снегу и льду
  • легко управляется в поворотах
  • при резком старте на асфальте предупреждается срыв ведущих колес

Для выравнивания срабатывания блокировки и уменьшения нагрузки на трансмиссию устанавливают муфту предварительного натяга. Величина преднатяга определяет минимальный крутящий момент, который действует на колесо. Больший преднатяг позволяет повысить проходимость на труднопроходимых участках дороги, меньший — помогает проходить резкие повороты. Установить необходимую величину натяга могут только специалисты, которые учитывают все особенности конструкции автомобиля, манеру вождения и уровень дорожного покрытия.

Предлагаем инновационную продукцию, по своим качествам превосходящую все конкурентные предложения, — блокиратор дифференциала (дифференциал повышенного трения) с десятью сателлитами

Число сателлитов в дифференциале увеличивает срок эксплуатации узла. Десяти сателлитная конструкция создаёт больше точек касания сателлитов — полуосевых шестерен. Это способствует более равномерному распределению и снижению нагрузок на отдельный саттелит и большей площади трения.

tuningway.ru

Отправить ответ

avatar
  Подписаться  
Уведомление о