1 ≫
-
Устройство, которое распределяет поток мощности от двигателя до других элементов трансмиссии, называется дифференциалом повышенного трения. Для автомобилей с приводом на одну ось используют всего один дифференциал – межколесный, а в полноприводных таких дифференциалов целых три – два межколесных и межосевой.
Классический дифференциал повышенного трения.
Его устанавливают в картерах главных передач, и получается крутящий момент от ведомой шестерни. В самом корпусе дифференциала располагаются сателлиты – конические шестерни, которые крепятся с шестернями и соединены с полуосями, которые, в свою очередь, отвечают за вращение ведомых колес. При движении по хорошей ровной дороге угловые скорости ведущих колес являются одинаковыми, что не вызывает движения сателлитов вокруг своей оси. В случае, когда колеса поворачиваются или происходит движение по неровностям, начинают свое вращение сателлиты, и получается перераспределение крутящего момента. Какой дифференциал повышенного трения лучше для автомобиля? Какой дифференциал выбрать зависит от индивидуальных условий эксплуатации автомобиля.
На автомобилях, которые предназначены для движения по бездорожью, устанавливаются дифференциалы со специальными конструкциями. Довольно часто используют дифференциалы с так называемой, принудительной блокировкой. Благодаря специальному приводу в них на время останавливается вращение сателлитов, а колеса автомобиля начнут вращение с одинаковой скоростью. Стоит сказать, что машина с заблокированным дифференциалом на непрямой дороге будет расходовать больше топлива, а также будет интенсивный износ шин, что, в свою очередь, влечет за собой цену эксплуатации автомобиля, что может повлиять на цену такси в Москве.
Для того, чтобы упростить процесс управления, используют самоблокирующиеся дифференциалы. На сегодняшний день, в основном, используется четыре вида таких блокировок: дисковая (фрикционная, повышенного трения), вязкостная (вискомуфты) и винтовая (червячная). В наиболее современных разработках идет использование электронных систем контроля проскальзывания колес, которые основаны на том, что применяется система датчиков вращения и используются штатные тормоза.
Дифференциалы с фрикционными муфтами бывают двух наиболее выделяющихся конструкций. В первом из них применяется одна муфта, а во втором – две.
Если сателлиты не вращаются, то усилие к полуосям будет передано как в простом дифференциале.
Принцип действия такой блокировки схож с дисковой. Вся гидравлическая муфта выполнена из большого числа дисков, у которых липкие рабочие поверхности. Благодаря тому, что эта жидкость особо вязкая на силиконовой основе она может отвердевать, когда диски нагреваются, от них передается крутящий момент в зависимости от того, какие частоты вращения входных и выходных валов. Если одна полуось начинает вращаться быстрее, чем другая, происходит нагрев.
Особенность конструкции состоит в том, что если колесо долго буксует, блокирующая муфта с вязкой жидкостью работает сначала мягко, а после эффективность блокировки возрастает.
Она действует так: винты в обычном режиме спокойно обкатываются вокруг центральной шестерни. Если момент изменяется, винты проходят в крайнее положение и крепятся в эксцентричных пазах.
Эта блокировка начинает свою работу, когда возникает разность в скорости вращения колес.
Управление автомобилем, который оборудован самоблокирующимся межколесным дифференциалом, который блокируется сам, имеет свои особенности. Например, автомобиль при повороте на скользкой дороге, может создавать избыточную поворачиваемость, а при сильном разгоне на смешанном покрытии можно уйти в сторону от нужного направления.
Межосевой дифференциал и его блокировки.
Когда отсутствует межосевое разделение мощности нужно отключить передний мост, для того, чтобы произошло вращение передних и задних колес с разными угловыми скоростями.
Вообще на то, что колеса меняют свой путь, могут влиять разные факторы: углы увода шин, их скольжение, нагрузка на колеса, давление воздуха. Понятно, что соотношение между путями, которые проходят колеса переднего и заднего мостов, тоже будет меняться при движении.
Водитель может воспользоваться блокировкой для того, чтобы преодолеть труднопроходимый участок дороги, когда же он вернется на шоссе нужно снять блокировку межосевого дифференциала. В настоящее время, кроме механического, могут применяться и другие виды приводов (электрический, пневматический, гидравлический), а процесс включения состоит лишь в простом нажатии кнопки на панели.
Самоблокирующиеся межосевые дифференциалы.
По принципу работы они похожи с межколесными, но, однако, есть отличия в их условиях и задачах. Например, когда автомобиль поворачивает, относительно корпуса дифференциала забегающим всегда будет вал, который является передающим моментом на управляемой оси, такая кинематика поворота машины четырьмя ведущими колесами. Из этого следует, что коэффициент блокировки, при забегании приводного вала управляемого моста, лучше иметь невысоким, а при забегании (буксовании) неуправляемого моста больше – это и есть самоблокирующийся дифференциал с несимметричными блокирующими свойствами.
Дифференциал, который может автоматически блокироваться гидравлической муфтой с вязкой жидкостью, очень сильно может реагировать на поверхность дороги, обеспечивая более ровную скорость машины, к тому же вероятность застревания становится меньше. Когда автомобиль тормозит, такой межосевой дифференциал останавливает блокирование колеса одного моста относительно другого колеса, которое может привести к потере устойчивости.
Подключаемый передний мост.
У многих производителей различных внедорожников является нормой использование схемы с подключаемым передним мостом. В таких случаях межосевого дифференциала, обычно нет, а в полноприводном режиме между мостами установится жесткая кинематическая связь. Тогда производитель порекомендует включать передний мост исключительно в тяжелых условиях дороги, когда возникает возможность пробуксовки.
Источники: http://tuningtaza.ru/%D0%94%D0%B8%D1%84%D1%84%D0%B5%D1%80%D0%B5%D0%BD%D1%86%D0%B8%D0%B0%D0%BB%D1%8B-%D0%BF%D0%BE%D0%B2%D1%8B%D1%88%D0%B5%D0%BD%D0%BD%D0%BE%D0%B3%D0%BE-%D1%82%D1%80%D0%B5%D0%BD%D0%B8%D1%8F.html
2 ≫
-
Межосевой дифференциал может быть сконструирован так, чтобы распределять крутящий момент несимметрично. Если распределение момента по осям неравное, то большая часть момента обычно передается к задним колесам. Это объясняется тем, что при разгоне автомобиля или движении на подъем большая часть массы автомобиля перераспределяется на задние колеса и они могут реализовать больший крутящий момент, чем передние, и, кроме того, уменьшение доли крутящего момента, поступающего к передним колесам, улучшает управляемость автомобиля и меньше подвергает ее влиянию изменения крутящего момента.
Для любого автомобиля с четырьмя ведущими колесами важно обеспечить движение автомобиля в случае, если одно из колес теряет сцепление с дорогой.
Если одно из колес на оси буксует, то дифференциал передает на другое крутящий момент, недостаточный для движения. Если автомобиль имеет привод на четыре колеса и три дифференциала, то достаточно попасть одним колесом на скользкую поверхность, чтобы лишить автомобиль способности тронуться с места. Существуют различные способы борьбы с этим нежелательным свойством.
Другим распространенным способом улучшения характеристик трансмиссий современных полноприводных автомобилей является применение различных устройств повышенного трения, применяющихся в качестве межосевых и задних дифференциалов. Самый простой способ заключается в создании дополнительного трения при проскальзывании деталей в дифференциале. Здесь, однако, требуется ограничить величину проскальзывания таким образом, чтобы оно не оказывало чрезмерного влияния на возможность движения колес автомобиля с небольшой разницей в угловых скоростях при обычном повороте. Таким образом, дифференциалы повышенного трения должны быть такими, чтобы передавать только часть крутящего момента на колесо с хорошим сцеплением.
Следует помнить, что любой дифференциал повышенного трения, независимо от места его расположения (в раздаточной коробке или ведущих мостах) отнимает часть механической энергии переводя ее в тепло, а, значит, увеличивает расход топлива. Повышается также изнашивание шин и трансмиссии в целом. Поэтому простые устройства с фрикционными шайбами или кулачковые дифференциалы устанавливались главным образом на грузовиках повышенной проходимости, то есть там, где обеспечение преодоления бездорожья считается более важной задачей, чем обеспечение экономичности. В раздаточных коробках таких автомобилей часто дифференциал вообще отсутствовал (ГАЗ-66, УАЗ) и оба моста имели жесткую связь между собой. При движении по сухому асфальту во избежание чрезмерного изнашивания шин передний мост отключался, так что полноприводными эти автомобили могли быть только вне дорог или в зимнее время года.
Гораздо лучше, если дифференциал сможет «почувствовать» момент начала проскальзывания колеса и сумеет перераспределить крутящий момент на отстающее колесо. Другими словами, желательно использовать самоблокирующийся дифференциал. В ранее выпускавшихся моделях использовались вязкостные муфты (вискомуфты) и дифференциалы типа Torsen. Иногда применялось их сочетание: вязкостные муфты в качестве межосевых дифференциалов, а Torsen в качестве заднего дифференциала. В настоящее время все большее распространение получают фрикционные муфты с контролируемой степенью блокировки, когда фрикционные диски сжимаются с определенным усилием. Такие муфты могут применяться для управления распределением крутящего момента между передними и задними колесами под электронным контролем. Конструкторы современных полноприводных легковых автомобилей предлагают использовать такие чувствительные устройства, управляющие сцеплением колес с дорогой и поведением автомобиля вместо простой блокировки дифференциалов.
Устройство вязкостной муфты (вискомуфты):
3, 6 — ведущий и ведомый валы;
Вязкостная муфта 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 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 экспоненциальный закон 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.
Межосевой дифференциал Torsen:
1, 3 — правая и левая полуосевые шестерни;
2 — корпус дифференциала;
4 — сателлит, связанный с правой полуосевой шестерней;
5, 7 — выходные валы дифференциала;
6 — сателлит, связанный с левой полуосевой шестерней
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. В зависимости от величины передаточного числа и конструкции дифференциала, крутящий момент может распределяться по осям автомобиля в соотношении от 2,5:1 (70 % : 30 %) до 6:1 (86 % : 14 %) или даже до 7:1 (87.5 % : 12.5 %), а также распределяться в любых промежуточных значениях. 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.
Межосевой дифференциал Torsen Audi Quattro:
1 — корпус дифференциала;
2,4 — передняя и задняя шестерни;
3 — червячные сателлиты;
5 — фланец карданной передачи;
6 — ось сателлитов;
7 — прямозубые шестерни;
9 — полый ведущий вал;
А — к передней оси;
В — к задней оси
Принцип действия активной гидравлической муфты:
1 — выходной вал;
2 — рабочий поршень;
4 — поршневой насос;
5 — управляющий клапан;
Для управления многодисковым сцеплением используется давление масла, которое воздействует на поршень, сжимающий диски. Давление масла регулируется с помощью контрольного клапана. Крутящий момент с помощью таких муфт может распределяться как между передней и задней осями автомобиля, так и между колесами одной оси.
Шведская фирма Haldex по своему патенту выпускает муфту с многодисковым мокрым сцеплением, электрическим гидронасосом и гидроаккумулятором.
Электрический насос работает только при движении автомобиля и создает небольшое давление масла, для того чтобы не происходило задержки в срабатывании муфты. Давление на поршень, сжимающий диски сцепления, поступает от гидравлического поршневого насоса, который создает давление, как только возникает различие в угловых скоростях соединенных муфтой валов. Давление, создаваемое насосом, пропорционально разнице в частоте вращения валов. Управляет работой муфты Haldex встроенный в нее электронный блок управления, который связан с другими электронными системами управления автомобилем. Муфта может работать при любых скоростях движения автомобиля как при движении вперед, так и при заднем ходе. Она не влияет на работу антиблокировочной системы (АБС) вследствие очень быстрой активации и деактивации и обеспечивает полностью контролируемое распределение крутящего момента по осям. В настоящее время муфты Haldex устанавливаются в трансмиссиях полноприводных версий автомобилей.
Источники: http://wiki.zr.ru/%D0%94%D0%B8%D1%84%D1%84%D0%B5%D1%80%D0%B5%D0%BD%D1%86%D0%B8%D0%B0%D0%BB%D1%8B_%D0%BF%D0%BE%D0%BB%D0%BD%D0%BE%D0%BF%D1%80%D0%B8%D0%B2%D0%BE%D0%B4%D0%BD%D1%8B%D1%85_%D0%B0%D0%B2%D1%82%D0%BE%D0%BC%D0%BE%D0%B1%D0%B8%D0%BB%D0%B5%D0%B9
3 ≫
-
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. В такой комплект входят непосредственно сам дифференциал с механизмом блокирования, пневмомагистрали и воздушный компрессор, необходимый для создания рабочего давления (не менее 2-х атмосфер), которое и приводит в действие блокировку.
Совершенно очевидно, что 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, во-первых, сложность монтажа, во-вторых, и необходимость умения ею пользоваться, в-третьих, - если забыть выключить блокировку на дороге с твердым покрытием, можно поломать трансмиссию или потерять управление автомобилем (особенно при применении ARB на переднем мосту). Кроме того, жесткие блокировки вообще предъявляют к автомобилю более высокие требования - при установке на лифтованные машины колес увеличенного размера в определенных условиях могут рваться полуоси, карданные шарниры и другие детали трансмиссии.
Плюс к этому - ARB не самая простая по конструкции система. Она включает в себя 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.
Строго говоря, блокировка такого типа - это вовсе и не блокировка, а 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. Не стоит даже и говорить о том, что такая система не имеет права на жизнь в переднем мосту - управлять автомобилем было бы невозможно, но на задних ведущих мостах ATV, например, такой механизм применяется даже чаще, чем обычный межколесный дифференциал. Кроме того, постоянно замкнутые задние мосты используются в гоночных американских внедорожниках и триальных машинах. Недостатки понятны - быстрый износ резины на дорогах с твердым покрытием, высокие нагрузки на трансмиссию, плохая управляемость. Достоинства - простота и надежность.
Существуют также блокировки других систем, в которых предусмотрено принудительное включение, например для автомобилей Toyota Land Cruiser американской фирмой Specter Off-Road производится дифференциал, блокируемый тросовым приводом. Фирма Powertrax планирует начать выпуск электроблокировок, Eaton обещает то же самое в недалеком будущем. Преимущество перед пневматикой не нуждается в объяснении - не нужен дорогой компрессор, да и восстановить оборванную проводку проще и быстрее, чем пневмомагистраль.
Возможно, это самый известный тип автоматической блокировки. Он устанавливается вместо заводского корпуса дифференциала (за исключением GM 12.5), 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. Существуют три версии Detroit Locker, исполняемых в зависимости от типа моста, для которого он предназначен.
Так называемый Detroit SoftLocker наиболее распространен в современных мостах. Эта конструкция имеет демпфирующие устройства со стороны каждой полуосевой шестерни, что поглощает часть рывков и шумов, неизбежно сопровождающих работу этого локера.
C-Locker представляет собой модификацию, предназначенную для мостов с полуразгруженными полуосями, у которых последние фиксируются С-образными стопорными шайбами. Работает такая блокировка с некоторым шумом и щелчками, так как в этой конструкции нет демпфирующих устройств, как в SoftLocker. В случае использования этого механизма нужно быть осторожным с установкой больших колес на лифтованные машины, а также с увеличением мощности и крутящего момента двигателя. Трансмиссия, не рассчитанная на подобные перегрузки, попросту не выдерживает и поэтому. Свернутые шлицы полуосей - нормальное явление (если, конечно, полуоси не были заменены на более мощные, чем заводские).
NoSpin - оборудование для тяжелой техники, такой, как пикапы General Motors, укомплектованные мостами типа GM-14 bolt или Rockwell 12.5'. Специальных демпферов нет и в этой модификации, но благодаря тяжести машин, в которых применяется это устройство, ударов и посторонних звуков при включении не ощущается.
Так как корпуса дифференциалов в таких мостах очень прочные и в них установлено по 4 сателлита, NoSpin заменяет только заводские шестерни внутри корпуса дифференциала.
Все модификации Detroit Locker представляют собой, по сути, кулачковую блокировку, весьма напоминающую конструкцию, устанавливаемую на "ГАЗе-66" и БТР. 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 Detroit Locker.
Gov-Lock представляет из себя автоматически включаемый дифференциал повышенного трения. Специально разработан для государственной и военной техники США. Как опция предлагается практически для всех пикапов и внедорожников GM. В нормальном состоянии представляет собой 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, в свою очередь, зажимает пакет фрикционов, причем тем сильнее, чем быстрее крутится буксующее колесо. Таким образом, Gov-Lock обладает прогрессивной характеристикой блокирования - от нуля до стопроцентной. Кроме того, в этом устройстве имеется приспособление, автоматически отключающее блокировку при достижении транспортным средством скорости 25 миль в час. Любят своих военных в Америке. Достоинства такой блокировки очевидны, но и недостатков куча: большое количество мелких деталей вызывает и высокую вероятность поломок, что часто 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 достаточно сильно раскрутить буксующие колеса, что неминуемо приведет к моментальному самозакапыванию джипа, а включившийся в конце концов локер только добавит масла в огонь, окончательно посадив автомобиль на мосты. И происходить все будет тем быстрее, чем тяжелее внедорожник. Но на управляемость автомобиля Gov-Lock практически не оказывает негативного влияния.
Автоматические блокировки EZ Tractech и Lock-Right Powertrax устанавливаются вовнутрь заводских корпусов дифференциалов, что очень удобно для джиперов, желающих сэкономить деньги на приобретении более дорогих блокировок, требующих выставления правильных зазоров в главных парах при их монтаже (ведь меняется корпус дифференциала). Недостаток очевиден - вся нагрузка при блокировании передается через единственную и не рассчитанную на это ось сателлитов. Кроме того, кулачковая конструкция издает посторонние звуки и шумы при работе.
Для установки в дифференциалы лифтованных машин, ездящих на больших колесах, такие блокировки рекомендовать нельзя. Да и вообще, кулачковые блокирующие устройства дают очень малую свободу проворачивания одного колеса относительно другого - трансмиссия испытывает постоянные перегрузки и быстро изнашивается, не говоря уже об ухудшении управляемости и быстром износе шин.
Разделяются на два основных типа - с постоянными характеристиками и с прогрессивной характеристикой. Первые устанавливались, к примеру, в старые Grand Cherokee - простой набор фрикционов, поджатый пружинками, задавал определенное усилие проворачивания одного колеса оси относительно другого. На современных автомобилях марки Jeep устанавливается система Van-Lock, где роль пружины отведена героторному насосу, приводимому в действие шестерней полуоси, - как только появляется разница во вращении колес одного моста, героторный насос начинает перегонять масло из одного стакана в другой, тот давит на фрикционы и блокирует дифференциал, причем тем сильнее, чем быстрее происходит вращение буксующего колеса. Еще в современном автоспорте получили широкое распространение дифференциалы с косозубыми шестернями сателлитов - при проворачивании возникает сила, прижимающая их к корпусу дифференциала. Угол нарезки зубов на сателлитах задает характеристики блокирования.
Конечно, наиболее часто встречающийся тип дифференциала повышенного трения - это "дисковый". Такая блокировка применялась и до сих пор стоит на "вооружении" большинства мировых производителей внедорожников. Она обладает большой мягкостью срабатывания и практически не наносит вреда трансмиссии. Однако следует помнить, что устанавливаемые на серийные машины LSD имеют очень небольшой коэффициент блокирования (около 30%), а вследствие этого и недостаточно эффективны в тяжелых условиях. Такие блокировки не срабатывают, например, при вывешивании одного из колес, когда, в общем-то, помощь локера и требуется в первую очередь. Существуют пакеты фрикционных дисков, обеспечивающие больший коэффициент блокирования, но он все равно далеко не стопроцентен. Кроме того, с его увеличением, естественно, возрастают и нагрузки на трансмиссию при езде по твердому покрытию. Еще одним минусом LSD является их 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 в раздатке), то зимой в условиях города, где использование полного привода не оправдано, ему приходится работать очень много, так как задняя ось будет достаточно часто пробуксовывать. В целом ресурс LSD в зависимости от условий эксплуатации составляет от 50 до 150 тыс. км. Однако он не отказывает сразу, а "умирает" постепенно, все больше снижая коэффициент блокировки. Также нужно помнить, что дифференциалы повышенного трения требуют использования специальных присадок к маслу, залитому в такой дифференциал. Тип присадки фирма-изготовитель указывает в инструкции по эксплуатации.
Источники: http://carakoom.com/blog/10875
