Что дает блокировка межосевого дифференциала?

Что такое дифференциал и для чего нужны блокировки

Дифференциал — это механическое устройство, которое передает крутящий момент с одного источника на два независимых потребителя таким образом, что угловые скорости вращения источника и обоих потребителей могут быть разными относительно друг друга. Такая передача момента возможна благодаря применению так называемого планетарного механизма. В автомобилестроении, дифференциал является одной из ключевых деталей трансмиссии. В первую очередь он служит для передачи момента от коробки передач к колесам ведущего моста. Почему для этого нужен дифференциал? В любом повороте, путь колеса оси, двигающегося по короткому (внутреннему) радиусу, меньше, чем путь другого колеса той же оси, которое проходит по длинному (внешнему) радиусу. В результате этого, угловая скорость вращения внутреннего колеса должна быть меньше угловой скорости вращения внешнего колеса. В случае с не ведущим мостом, выполнить это условие достаточно просто, так как оба колеса могут быть не связанными друг с другом и вращаться независимо. Но если мост ведущий, то необходимо передавать крутящий момент одновременно на оба колеса (если передавать момент только на одно колесо, то возможность управления автомобилем по современным понятиям будет очень плохой). При жесткой же связи колес ведущего моста и передачи момента на единую ось обоих колес, автомобиль не мог бы нормально поворачивать, так как колеса, имея равную угловую скорость, стремились бы пройти один и тот же путь в повороте. Дифференциал позволяет решить эту проблему: он передает крутящий момент на раздельные оси обоих колес (полуоси) через свой планетарный механизм с любым соотношением угловых скоростей вращения полуосей. В результате этого, автомобиль может нормально двигаться и управляться как на прямом пути, так и в повороте. Однако, ввиду физики устройства, у планетарного механизма есть очень нехорошее свойство: он стремится передать полученный крутящий момент туда, куда легче. Например, если оба колеса моста имеют одинаковое сцепление с дорогой и усилие, необходимое для раскручивания каждого из колес одинаковое, дифференциал будет распределять крутящий момент равномерно между колесами. Но стоит только появится ощутимой разнице в сцеплении колес с дорогой (например, одно колесо попало на лед, а другое осталось на асфальте), как дифференциал тут же начнет перераспределять момент на то колесо, усилие для раскрутки которого наименьшее (то есть на то, которое находится на льду). В результате, колесо, находящееся на асфальте перестанет получать крутящий момент и остановится, а колесо, находящееся на льду примет на себя весь момент и будет вращаться с увеличенной угловой скоростью, причем планетарный механизм будет играть роль редуктора, повышающего скорость вращения этого колеса. Естественно, это явление сильно ухудшает проходимость и управляемость автомобиля. Ведь по логике вещей, в рассмотренной ситуации момент желательно передавать на колесо, расположенное на асфальте, чтобы автомобиль мог продолжить движение. В полноприводных автомобилях дифференциалом обычно оборудованы два моста, а зачастую дифференциал можно обнаружить еще и между мостами (межосевой дифференциал). Таким образом, мы получаем схему трансмиссии, в которой присутствуют целых три дифференциала: два мостовых и один межосевой. Последний необходим для постоянного движения с полным приводом и передачей момента на все четыре колеса. Ведь в повороте колеса рулевого моста (обычно переднего) имеют совсем другие угловые скорости, нежели чем колеса заднего моста. Межосевой дифференциал призван передавать крутящий момент от коробки передач к обоим ведущим мостам с разным соотношением угловых скоростей. Такая схема с тремя дифференциалами является одной из самых распространенных схем для постоянного полного привода (Full time 4WD). Однако, это уже тема другого раздела. В данном разделе нас интересует дифференциал и его свойства. Возвращаясь к вышеописанному проблемному свойству планетарного механизма, интересно рассмотреть ситуацию, когда полноприводный автомобиль с межосевым дифференциалом одним из четырех колес попал на тот же лед (или в скользкую яму). Что тогда произойдет? Дифференциал моста, колесо которого находится на льду, отдаст весь полученный крутящий момент на это колесо. Межосевой дифференциал, в свою очередь, тоже стремится передать крутящий момент туда, куда легче. Естественно, межосевому дифференциалу легче отдать момент на мост с прокручивающимся на льду колесом, нежели чем на мост, колеса которого имеют хорошее сцепление с дорогой и могут двигать автомобиль. В результате, весь крутящий момент от двигателя и коробки передач пойдет на раскручивание единственного колеса, находящегося на льду. Остальные три колеса остановятся и не будут получать никакого крутящего момента от дифференциалов. Итог: из четырех ведущих колес осталось только одно, которое проскальзывает на льду — полноприводный автомобиль «застрял». Как же заставить дифференциалы передавать крутящий момент на колеса с более хорошим дорожным сцеплением? Для этого были разработаны различные способы частичной и полной, ручной и автоматической блокировки дифференциалов, которые будут рассмотрены ниже. Назначение дифференциала в автомобилях:

• позволяет ведущим колесам вращаться с разными угловыми скоростями;
• неразрывно передает крутящий момент от двигателя на ведущие колеса;
• в сочетании с главной передачей служит дополнительной понижающей передачей.

В случае единственного приводного колеса или отдельного двигателя для каждого из ведущих колес дифференциал не требуется. В конструкции раллийных автомобилей иногда дифференциал намертво блокируют (заваривают), жестко связывая колеса ведущей оси — это допустимо, так как на гравии или снегу в ралли повороты проходятся только с заносом. Также дифференциал отсутствует в конструкции картов, при этом их рамы обычно позволяют вывешивать ведущее заднее колесо с внутренней стороны поворота без отрыва передних колес от трассы. В веломобилях с ведущей осью вместо дифференциала часто применяются более простые и доступные трещотки (обгонные муфты) в колесах — такой привод допускает вращение колес на ведущей оси с разной скоростью, но при этом весь момент передается только на то колесо, которое медленнее вращается. Расположение дифференциала

1. На автомобилях с одной ведущей осью дифференциал располагается на ведущей оси.
2. На автомобилях со сдвоенной ведущей осью два дифференциала, по одному на каждой оси.
3. На автомобилях с подключаемым полным приводом по одному дифференциалу на каждой оси. На таких машинах не рекомендуется ездить по дорогам с включенным полным приводом.
4. На автомобилях с постоянным полным приводом есть три дифференциала: по одному на каждой оси (межколесный), плюс один распределяет крутящий момент между осями (межосевой). При трех или четырех ведущих мостах (колесная формула 6х6 или 8х8) добавляется еще межтележечный дифференциал.

Блокировка дифференциала

У этого поста — 2 комментария.
Блокировка дифференциала призвана повышать проходимость. Что это такое? Дифференциалом является механизм, благодаря которому колеса автомобиля способны вращаться с разной скоростью. Это защищает от проскальзывания авто на крутых поворотах. Если дифференциал устанавливается между осями, он называется межосевым, если же между полуосями – межколесным.

Зачем он нужен?

Для чего нужен этот механизм? Представьте, что одно колесо ведущей оси находится на твердой поверхности, а второе – в яме с глиной. При свободном дифференциале то колесо, которое находится в яме, будет безрезультатно буксовать, в то время как другое колесо вовсе не будет двигаться. Таким образом, блокировка дифференциала позволяет избежать подобной ситуации. Как следствие, уровень проходимости автомобиля значительно увеличивается.

Какие бывает виды блокировки?

Выделяют несколько видов блокировки дифференциала. Сами дифференциалы делятся на две основных группы: локеры или жестко блокирующиеся дифференциалы (блокировка на 100%), а также дифференциалы ограниченного проскальзывания (повышенного трения). Каждая из этих групп имеет свои преимущества и свои недостатки. Так, например, главными недостатками жестких дифференциалов или локеров являются разрушение коробки передач, трансмиссии и износ резины. Однако это вовсе не неожиданность, ведь на трансмиссию регулярно влияют знакопеременные силы.

Чтобы минимизировать негативное влияние обычных и жестких дифференциалов, используются так называемые промежуточные конструкции. Сюда можно отнести самоблокирующуюся блокировку дифференциала. Сам принцип работы этой блокировки несложный. Если не позволят сателлитам вращаться с большой скоростью между полуосевыми шестернями, то дифференциал сможет выполнять основную функцию на поворотах и в то же время корректно распределять крутящий момент. Благодаря этому колесо, которое находится в хорошем сцеплении с дорогой, будет реализовывать большую силу тяги.

Оборудование для блокировки дифференциала на автоматической основе на сегодняшний день очень распространено на рынке автомобильных запчастей. Зачастую, целевыми покупателями являются владельцы автомобилей коммерческого типа и внедорожников. Этот механизм также устанавливается и на армейские автомобили. Блокировка дифференциала повышает тяговое усилие на ведущих колесах. На сегодняшний день существует множество различных блокировок. Но это не значит, что все они хорошие. Прежде чем определить с типом блокировки дифференциала, нужно посоветоваться со специалистами в сфере автомеханики.

Какую блокировку выбрать именно вам?

При выборе оборудования для блокировки дифференциала стоит отдавать предпочтение тому, которое бы поддерживалось на всех типах дорожного покрытия, таких как грунт, асфальт, мягкие и сыпучие поверхности. Также стоит отметить способ установки. Некоторые запчасти можно установить самому, а для установки некоторых потребуется помощь профессионалов. Перед покупкой следует уточнить, насколько сложной является установка данного оборудования. В любом случае, опытный мастер и наличие подъемника ускорят процесс инсталляции, так что выбор за Вами.

Устройство дифференциала

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

Проблема буксующего колеса

Обычный («свободный») дифференциал отлично работает, пока ведущие колеса неразрывно связаны с дорогой. Но, когда одно из колес оказывается в воздухе или на льду, то крутится именно это колесо, в то время как другое, стоящее на твердой земле, теряет всякую силу. Может показаться, что обычный дифференциал — это бессмысленный механизм, который направляет крутящий момент двигателя именно на то колесо, которое легче прокручивается. Конечно, целесообразнее было бы передавать больше крутящего момента на колесо с лучшим сцеплением, но этого не происходит в силу устройства дифференциала. Дело в том, что создаваемый двигателем момент зависит от силы реакции (коэффициент трения между колесом и дорожным покрытием) на каждом из ведущих колес автомобиля. Принцип свободного дифференциала делить крутящий момент ровно пополам: момент на обоих колесах ведущей оси всегда одинаковый. В случае потери сцепления одним из колес, его сопротивление падает, а раскрутка происходит без существенного увеличения момента сопротивления (трение скольжения в пятне контакта меньше трения покоя и несущестенно зависит от скорости пробуксовки). Как только это происходит, обычный дифференциал «стравливает» весь избыточный момент двигателя на проскальзывающее колесо — дальше двигатель легко прогазовывает уже не создавая значительного момента. А на другом колесе, с более хорошими условиями сцепления, остается точно такой же момент, как и на буксующем. В некоторых условиях этот «остаточный» момент не позволяет даже сдвинуться с места — одно колесо будет стоять, а второе прокручиваться с удвоенной скоростью.

О понятии узла и его необходимости

Основным, конечно, назначением этого узла можно назвать передачу крутящего момента,который вырабатывается двигателем на ведущие колеса. Однако он интересен еще и тем, что позволяет создавать различные скорости вращения у двух различных, сопряженных друг с другом, колес.

Другой важный момент, который создает межколесный дифференциал: в процессе прохождения поворотов необходимо создавать разную скорость вращения колес, иначе бы автомобилю было бы затруднительно их выполнять. Внутреннее колесо движется по меньшему кругу, чем внешнее — и эту задачу с успехом выполняет межколесный механизм.

В то же самое время представим себе ситуацию, когда ось является ведущей, неважно — задней или передней. Передавать крутящий момент нужно на оба колеса сразу. Если связать жестко полуоси, то машина не сможет повернуть нормально, если оба они будут иметь одинаковую угловую скорость вхождения в поворот.

Способы решения проблемы буксующего колеса

Основной целью блокировки дифференциала является передача необходимого крутящего момента обоим его потребителям (полуосям или карданам). Существуют принципиально разные методы решения данной задачи. Ручная блокировка дифференциала (возможны различные виды привода блокировки) Полная (100%) принудительная блокировка.

При таком типе блокировки, дифференциал фактически перестает выполнять свои функции и превращается в простую муфту, жестко связывающую полуоси (или карданы) между собой и передающую им одинаковый крутящий момент с одинаковой угловой скоростью. Для того, чтобы полностью заблокировать классический дифференциал, достаточно либо заблокировать возможность вращения сателлитов, либо жестко соединить между собой чашку дифференциала с одной из полуосей. Такая блокировка как правило реализована при помощи пневматического, электрического или гидравлического привода, управляемого водителем из салона автомобиля. Применяется как для мостовых, так и для межосевых дифференциалов. Рис.2 Рис.3 По команде из кабины шестерни дифференциала блокируются, и колеса вращаются синхронно. Таким образом, дифференциал стоит блокировать перед преодолением сложных участков пути (вязкий грунт, препятствия), и затем отключать блокировку после выезда на обычную дорогу. Применяется в вездеходах и внедорожниках. При езде на таких автомобилях чаще всего не рекомендуется включать блокировку, когда автомобиль движется. Также нужно знать, что крутящий момент, создаваемый мотором, настолько велик, что может сломать механизм блокировки или полуось. Обычно производители автомобиля отдельно указывают рекомендованную максимальную скорость движения при заблокированном дифференциале, в случае ее превышения возможны поломки трансмиссии. Включенная блокировка, особенно в переднем мосту, отрицательно влияет на управляемость.

Что такое дифференциал

Не многие из водителей знают, что правое и левое колесо проходят разное расстояние при езде. Обусловлено это явление тем, что при поворотах колеса прокручиваются под разным углом по отношению к полуоси. Внешнее на повороте проходит большее расстояние, чем внутреннее. Дифференциал распределяет крутящий момент между обоими колесами в зависимости от движения каждого из них. Если одно из колес по каким-то причинам перестает совершать обороты, его нагрузка идет на соседнее.

Очень часто на самом деле одно из двух колес может потерять приверженность. Причин этого явления может быть много. Во всех этих случаях «открытый» дифференциал может распределять крутящий момент равным образом между двумя колесами, и, следовательно, для обеспечения баланса вращения колеса, потерявшего сцепление, он будет передавать две почти бесшумные пары. Это связано с тем, что максимальная продольная сила, которая может быть передана на землю в целом, ограничена примерно вдвое большей силой, которая может передавать колесо с меньшим сцеплением.

Неведущие оси не имеют между собой никакой связи, потому колеса вращаются независимо друг от друга. Соединены между собой полуоси ведущих колес. Привод устроен таким образом, что одна полуось и трансмиссия могут прокрутить оба колеса. На ровной дороге с хорошим покрытием — это практически не ощущается. А вот на пересеченной местности, скользкой или мокрой дороге отсутствие системы равномерного распределения крутящего момента дает знать о себе сразу. Дифференциал без блокировки вращает только ту полуось, на которой находится меньшее сопротивление.

Поэтому колесо, которое поддерживает прилипание к земле, получая от дифференциала очень низкий крутящий момент, замедляется, так как колесо, потерявшее сцепление, увеличивает скорость его вращения. Приняв, напротив, «заблокированный» или «закрытый» дифференциал, который полностью заблокирован, сможет поддерживать одинаковую скорость на обоих выходных валах и, следовательно, на обоих колесах, что также позволяет полностью изменять распределение крутящего момента, Этот результат, с одной стороны, значительно увеличивает тяговую способность транспортного средства, с другой стороны, сильно повреждает поведение криволинейных шин, которые больше не могут вращаться с разной скоростью и ухудшают направленную способность транспортного средства, придавая ему подчиненное поведение, Компромиссное решение между двумя типами различий, которые только что видели, безусловно, является самоблокирующимся дифференциалом.

Грубо говоря, дифференциал — это узел агрегата, распределяющий крутящий момент на колеса по полуосям.

Электронное управление дифференциалом

В современном автомобилестроении применяется все больше и больше электронных систем контроля за движением автомобиля. Уже редко можно встретить автомобили, не оснащенные системой ABS (не дающей колесам заблокироваться при торможении). Более того, уже с конца 80-х годов прошлого века передовые производители стали комплектовать свои флагманские модели системами контроля тяги и сцепления колес — Traction Control. Например, Тойота установила систему Traction Control на Lexus LS400 в 1989 (90) году. Принцип работы такой системы прост: универсальные (так же обслуживают ABS) датчики вращения, установленные на контролируемых колесах, фиксируют начало пробуксовки одного колеса оси относительно другого и система автоматически притормаживает забуксовавшее колесо, тем самым увеличивая на него нагрузку и вынуждая дифференциал отдать момент на колесо с хорошим сцеплением. При сильной пробуксовке, система так же может ограничивать подачу топлива в цилиндры. Работа такой системы очень эффективна, особенно на заднеприводных автомобилях. Как правило, при желании такую систему можно принудительно деактивировать кнопкой на приборной панели. Со временем, электронная система контроля тормозных усилий совершенствовалась и к ней добавлялись все новые функции, работающие наряду с ABS и TRAC. (например управление разностью разблокировки рулевых колес для более успешного прохождения поворотов). У всех производителей эти функции назывались по разному, однако смысл при этом оставался одинаковым. И вот, данные системы стали устанавливаться на полноприводные автомобили и внедорожники, причем в некоторых случаях они являются единственным средством контроля тяги и перераспределения крутящего момента между осями и колесами (Mercedes ML, BMW X5). В случае, если внедорожник оснащен более серьезными средствами распределения крутящего момента (жесткими блокировками и/или самоблокирующимися дифференциалами), то электронная система контроля тормозных усилий очень удачно дополняет эти средства. Хороший пример тому — великолепная управляемость и проходимость последнего поколения Тойотовских внедорожников 4Runner (Hilux Surf), Prado, Lexus GX470. Являясь представителями одной платформы, они обладают межосевым дифференциалом Torsen T-3 с возможностью жесткой блокировки, а так же электронной системой контроля тормозных усилий и тяги со множеством функций, помогающих водителю управлять автомобилем. Преимущество электронного управления в том, что повышается тяга в повороте, и степень блокировки можно настроить в зависимости от предпочтений гонщика. На прямой совсем не теряется мощность двигателя. Недостаток в том, что датчики и исполнительные механизмы обладают некоторой инерцией, и такой дифференциал нечувствителен к быстро меняющимся дорожным условиям.

Блокировка дифференциала. Ликбез

Александр Расторгуев [razborkazapzap]

15.07.2019,

Блокировка дифференциала призвано решать проблемы редуктора моста. На сухой дороге дифференциал дает возможность безопасно и с комфортом маневрировать, но все преимущества блокировки открываются, когда вы съезжаете на бездорожье, резко ускоряетесь, либо ездите по снегу и льду. Блокировка дифференциала дает возможность распределить крутящий момент на колеса по системе 50/50. Сегодня существует несколько типов блокировок, у каждого есть достоинства и недостатки. Постараюсь дать максимально сухую информацию о таковых.

Дифференциал в теории

Дифференциал призван распределять крутящий момент по полуосям а зависимости от нагрузки на конкретное колесо. Если при повороте колеса на одной оси будут заблокированы, то есть крутящий момент будет распределен строго по половине, то автомобиль перевернется. Отсутствие блокировки при повороте дает возможность колесам крутится с разной скоростью, обеспечиая безопасность. Если автомобиль застрял, то распределение момента 0:100 приведет к тому, что автомобиль просто не поедет. Для сообщения момента на недвижимое колесо нужно его нагрузить.

О типах блокировок

Заблокировать редуктор можно путем приварки саттелитов к шестерни, либо частичного вывода из работы саттелитов. Также есть два способа заблокировать дифференциал:

• принудительная блокировка (кулачковый дифф-л)
• самоблокирующийся дифференциал, работающий в зависимости от степени нагрузки на колеса; можно настраивать преднатяг, усилие которого исчисляется в килограммах

Виды блокировки

Кулачковый. Такая конструкция дает возможность блокировки моста механическим путем специальным кулачком. Муфта полность блокирует механизм, посредством жеского соединения корпуса с нагруженным колесом. Кулачковая блокировка может быть пневматической, электрической, механической и гидравлической. Универсальность конструкции позволяет применять кулачковую блокировку в межосевом и меж колесном механизме.
Самоблокирующийся дифференциал и его модификации. Работает такая блокировка посредством увеличения силы трения, которая зависит от степени нагрузки на ведущие колеса. Такую систему называют LSD (Limited Slip Differential), что в переводе звучит, как дифференциал повышенного трения.

Подобная система блокировка имеет четыре разновидности, две из которых применяются чаще всего (дисковая и вискомуфта), с червячным механизмом и электронная блокировка. Расскажу вкратце о каждом:

• дисковый — здесь применен пакет фрикционных дисков, и в зависимости от степени нагрузки на редуктор моста диски прижимаются друг к другу сильнее, распределяя крутящий момент на колеса 50/50. Один пакет фрикционов жестко “сидит” на дифференциале, а второй на полуосях, поэтому, чем плотнее диски друг к другу, тем меньше разница в распределении момента
• червячный — червяк, несмотря на низкий КПД, нашел применение и здесь. По факту конструкция простая, а именно червяк, при повышении момента передает равное усилие на параллельную полуось. За счет конструктивных особенностей червячного механизма, здесь нет нужды применять дополнительные детали
• вискомуфта является имитацией полного привода, и очень часто применяется в современных кроссоверах. Блокировка не работает до тех пор, пока одно колесо не забуксует. Тут применяется комплект дисков, между которыми есть силикон. При повышении оборотов дисков силикон смешивается, и затвердевая постепенно распределяет момент. Конструкция несовершенна, и часто посредством перегрева выход из строя
• электронная блокировка работает за счет разности угловых скоростей ведущих колес. У электронной блокировки есть блок управления, который тесно связан с системой ABS. Информация берется от датчиков ABS, реагирующие на разницу в скорости колес при торможении, после чего дифференциал моментально распределяет крутящий момент.

Так нужна ли блокировка?

Я считаю, что каждый автомобиль должен оснащаться даже самой простой системой блокировки дифференциала. Например, для автомобилей Лада выпускаются дифференциалы, в которых можно регулировать преднатяг, в зависимости от предпочтений. Для эксплуатации в городском режиме выставляют преднатяг 4 килограмма, что вполне хватает, что бы при резком разгоне выровнять крутящий момент между полуосями, а также позволяет выбраться из сугроба и предотвратить занос на льду.
На старых внедорожниках часто применяли пневматическую или механическую блокировку межосевого дифференциала, находящегося в раздаточной коробке, а также дифференциал повышенного трения в редукторах, что в плане надежности — несомненное достоинство.

Если у вас стоит имитация блокировки — будьте внимательны, так как конструкция там не совершенна и очень хрупкая, может выйти из строя после первой серьезной пробуксовки. Часто можно активировать и отключать самостоятельно с кнопки.

Фрикционный самоблокирующийся дифференциал

Этот тип дифференциала (как, впрочем, и вязкостная муфта) основан на том, что на прямой полуоси вращаются синхронно с корпусом дифференциала, но в повороте появляется разница в угловых скоростях. Между корпусом дифференциала 2 и полуосевой шестерней 4 установлен фрикцион (в зависимости от конструкции, фрикцион может быть установлен с одной стороны или с двух; на ходовые качества это не влияет). Когда автомобиль движется по прямой, корпус и шестерня вращаются с одной и той же скоростью, и потерь нет. При появлении разницы в скоростях вращения корпуса и шестерни, на отстающую шестерню подается дополнительный крутящий момент из-за наличия трения между шестерней и корпусом дифференциала. Устройство таких дифференциалов довольно простое и принципиально ни чем не отличается от устройства обычного открытого дифференциала. Между полуосями и чашкой дифференциала добавлены комплекты блоков фрикционных пластин (которые помечены на картинке справа красными точками). Именно поэтому, подобные дифференциалы часто именуют «friction based LSD». Когда дифференциал пытается перераспределить крутящий момент на одну из полуосей и начинает возникать разница в угловых скоростях полуосей и чашки, пластины под действием силы трения сдерживают возникновение этой разницы. Разумеется, когда величина крутящего момента превосходит силу трения пластин, все вращение передается на более легко вращаемую полуось. Такие блокировки работают в сравнительно небольшом диапазоне отношения моментов. Рис.4 Этот вид дифференциала требует периодического обслуживания (так как трущиеся части фрикциона изнашиваются, снижается сила трения и эффективность блокировки) и поэтому редко устанавливается на серийные машины (в основном на спортивные и тюнингованные).

Что дает блокировка межосевого дифференциала?

Вязкостная муфта (Вискомуфта, Viskodrive)

Рис.5 Упрощенный вариант фрикционного дифференциала. На одной из полуосей имеется резервуар, заполненный вязкой жидкостью. В эту жидкость погружены два пакета дисков; один соединен с ротором, второй с полуосью. Чем больше разница в скоростях колес, тем больше разница в скоростях вращения дисков, и тем больше вязкое сопротивление. Достоинство такой конструкции в простоте и дешевизне. Недостаток в том, что вязкостная муфта довольно инерционна и отказывается работать на полном бездорожье. Хороших ходовых качеств вязкостная муфта не обеспечивает и применяется только в «паркетниках» (вседорожниках, которые жертвуют проходимостью ради комфорта) между осями. Для установки в качестве осевого дифференциала такая конструкция слишком громоздка. Иногда вместо дифференциала ставят коническую зубчатую передачу с вязкостной муфтой на одной из полуосей. Кулачковый/зубчатый самоблокирующийся дифференциал Рис.6 Рис.7 Рис.8 На картинках изображены: кулачковая блокировка отечественного производства (БТР 60), Detroit Locker и Detroit E-Z Locker (компания Tractech). Принцип действия аналогичен, но полуоси соединяются зубчатой или кулачковой парой. Таким образом, при пробуксовке одного из колес дифференциал резко блокируется. Поэтому такая система применяется только в военной и специальной технике (например, в бронетранспортерах), где нужно большое тяговое усилие и высокая долговечность в ущерб управляемости.

Гидророторный самоблокирующийся дифференциал

Попытка повысить эффективность и долговечность фрикционного дифференциала. При возникновении разницы в угловых скоростях насос закачивает жидкость в цилиндр, и поршень сжимает фрикционный пакет, блокируя дифференциал. Довольно часто фрикционные блоки подпружинивают. Такие дифференциалы штатно устанавливаются в задний мост многих внедорожников — Toyota 4Runner (Hilux Surf), Nissan Terrano, Kia Sportage и. т. п. Американская компания ASHA Corp. пошла дальше, снабдив пакет фрикционов LSD дифференциала устройством блокировки, состоящего из насоса с поршнем (Героторный дифференциал). При возникновении разности в угловых скоростях полуоси и чашки насос нагнетает масло (жидкость) на поршень и сдавливает фрикционный блок, тем самым блокируя дифференциал. Данная конструкция получила название Gerodisk (Hydra-Lock) и штатно устанавливается на внедорожники Chrysler (на картинке слева). Практически для всех friction based дифференциалов необходимо применять специальное масло, которое содержит присадки, обеспечивающие нормальную работу фрикционных блоков. Рис.9

Преимущества использования блокировок дифференциала

Устройства применяются для профессионального усовершенствования ходовой части автотранспорта. Установка блокировки межосевого дифференциала исключает пробуксовку колес на холостом ходу, когда машина попадает в вязкую почву, грязь.

• Автомобиль уверенно передвигается по грунтовым дорогам;
• Проходимость внедорожника заметно повышается;
• Автомобиль получает более быстрый старт и разгон.

Популярность блокировки объясняется улучшением проходимости автомобиля. Благодаря достаточно простой конструкции стоимость изделий невысокая, монтаж значительно упрощен. Даже при неопытном обращении риск повреждения при установке снижен. Автоматическое включение и выключение блокировки позволяет не контролировать процессы.

Как работает блокировка дифференциала

Дифференциал представляет собой специальный механизм – элемент передачи. С его помощью происходит распределение крутящего момента между осями. Колеса на повороте проходят по внешнему и внутреннему радиусу по разному пути. При отсутствии дифференциала, колеса вращались бы одинаково, и было бы не избежать заноса, поскольку одно из колес начало бы буксовать.

Межосевой дифференциал распределяет момент вращения так, что колесо, которое движется по внутреннему радиусу, получает меньшую энергию вращения. При этом колесо, движущееся по внешнему радиусу, вращается с большей скоростью. В результате автомобиль равномерно входит в поворот любой сложности и риск заноса сведен к минимуму.

Принудительная блокировка межосевого дифференциала подразумевает остановку функционала и переход в работу в качестве обычной муфты. Достигается жесткая сцепка карданов, на колеса передается одинаковый крутящий момент с идентичной угловой скоростью. Установка блокировки заднего дифференциала позволяет машине преодолевать труднопроходимые участки дороги.

DPS

Dual Pump System — система с двумя насосами, автоматически подключающая вторую ось, когда не хватает одной. Применяется в системах полного привода Honda. Достоинства: работает автоматически, на хорошей дороге экономит бензин. Недостатки: ограниченная проходимость, сложность, ограничения на буксировку.

Шестеренчатые самоблокирующиеся дифференциалы

Существует три типа таких дифференциалов:

• планетарные
• Quaife
• Torsen.

Все они основаны на свойстве косозубой или червячной передачи «заклинивать» при определенном соотношении крутящих моментов. Такие дифференциалы передают большую часть крутящего момента (до 80%) небуксующему колесу. Применяются во внедорожниках и гоночных автомобилях. Недостатки: сложность; большая потеря мощности, чем у обычного дифференциала. Дифференциал типа Torsen изобретен в 1958 г. американцем Верноном Глизманом. Имеет достоинства вязкостной муфты и не имеет ее недостатков. Принцип работы основан на свойстве червячной передачи «расклиниваться». Название Torsen произошло от англ. Torque sensitive («чувствительный к крутящему моменту»). Torsen — товарный знак JTEKT Torsen North America Inc.

Разновидностей конструкций не так уж и много — можно выделить три основных:

Первый тип (T-1).

Червячными парами являются шестерни ведущих полуосей и сателлиты. При этом каждая полуось имеет собственные сателлиты, которые парно связанны с сателлитами противоположной полуоси обычным прямозубым зацеплением. Следует отметить, что ось сателлита перпендикулярна полуоси. При нормальном движении и равенстве передаваемых на полуоси моментов, червячные пары «сателлит / ведущая шестерня» либо остановлены, либо проворачиваются, обеспечивая разницу угловых скоростей полуосей в повороте. Как только дифференциал пытается отдать момент на одну из полуосей, то червячную пару этой полуоси начинает расклинивать и блокировать с чашкой дифференциала, что приводит к частичной блокировке дифференциала. Данная конструкция работает в самом большом диапазоне отношений крутящего момента — от 2,5/1 до 5,0/1, то есть является самой мощной в серии. Диапазон срабатывания регулируется углом наклона зубцов червяка. Рис.10 Рис.11
Второй тип (T-2).
Автором этого типа является англичанин Rod Quaife В данном случае, оси сателлитов параллельны полуосям. Сателлиты расположены в своеобразных карманах чашки дифференциала. При этом парные сателлиты имеют косозубое зацепление, которое расклиниваясь, так же участвует в процессе блокировки. Подобное устройство имеет и дифференциал TrueTrac компании EATON. Даже у нас в России появилось производство аналогичных дифференциалов под отечественные автомобили УАЗ и т. д. Рис.12 Рис.13
Третий тип (Т-3).
Планетарная структура конструкции позволяет сместить номинальное распределение момента в пользу одной из осей. Срабатывание частичной блокировки происходит при 20–30% разнице в передаваемых на оси моментах. Подобная структура дифференциала делает его компактным, что в свою очередь, упрощает конструкцию и улучшает компоновку раздаточной коробки. Рис.14 В отличие от других конструкций, датчики вращающего момента работают практически в любых условиях. Даже если колеса вращаются с различными скоростями (поворот, прохождение через ухабы), они тем не менее всегда получают вращающий момент основанный на сцеплении. Рис.15 В целом, смещение номинального распределения момента между осями возможно в диапазоне от 65/35 до 35/65. Срабатывание частичной блокировки происходит при 20–30% разнице в передаваемых на оси моментах. Так же, подобная структура дифференциала делает его компактным, что в свою очередь, упрощает конструкцию и улучшает компоновку раздаточной коробки. Вышеописанные torque sensitive дифференциалы очень популярны в автоспорте. Более того, многие производители устанавливают такие дифференциалы на свои модели штатно, как в качестве межосевых, так и межколесных дифференциалов. Например, Тойота устанавливает такие дифференциалы как на легковые автомобили (Supra, Celica, Rav4, Lexus IS300, RX300 и. т. д), так и на внедорожники (4Runner / Hilux Surf, Land-Cruiser, Mega-Cruiser, Lexus GX470) и автобусы (Coaster Mini-Bus). Данные дифференциалы не требуют применения специальных присадок к маслу (в отличие от friction-based дифференциалов), однако лучше использовать качественное масло для нагруженных гипоидных передач. Не ниже API GL-5.

Блокировка дифференциала. Как осуществить

В современном автомобиле достаточно много малопонятных устройств и механизмов.

Один из таких вот загадочных устройств — это дифференциальный механизм. Однако сей факт не умаляет его важности в работе двигательной системы.

Не маловажными являются и те устройства, которые предназначены для временной блокировки дифференциала. О принципе работы механизма и причинах периодической его блокировки поговорим далее.

Определение дифференциала

Данное мудреное устройство с помощью своей внутренней конструкции обеспечивает вращение колес с необходимой в конкретной ситуации скоростью. Т.е. колеса вращаются с различной скоростью, которая необходима конкретному колесу в конкретной ситуации.

Современные автомобиле различных направлений деятельности и мощности имеют в своей конструкции дифференциал. В основном данное устройство размещают в задней части транспортного средства. Различают несколько вариантов данного устройства:

— открытые устройства;

— устройства полной блокировки;

— устройство повышенного трения.

Перечисленные типы устройств имеют различную конструкцию. Но задача у них все же одна. А вот если ваше авто угодило в сугроб или попало на скользкую поверхность, дифференциал передаст максимум оборотов на то колесо, которое имеет меньшее сопротивление.

Автомобиль само собой останется стоять на месте, т.к. эта полуось к примеру, не имеет тяги. Вот тут-то на сцену выходит блокировочный механизм. Он блокирует работу дифференциала и крутящий момент передается обоим колесам.

Механизм блокировки

Данное устройство будет особенно полезным для всяческого рода внедорожников. Когда автомобилю ежедневно приходится сталкиваться с ситуацией, в которой дифференциал оставит машину стоять среди поля.

Устройство блокировки блокирует процесс разделения мощности, объединяя ведущие колеса в общую работу. За частую такое устройство приводится в действие ручной командой.

Место установки

Проконсультируйтесь со специалистами, и они в один голос укажут вам место установки блокировки дифференциала — это конечно же задняя часть автомобиля. В таком случае задние колеса получат ту же движущую силу что и передние. Но автомобиль не утратит своей маневренности.

Какой тип блокировки выбрать

Выбор достаточно широк, поэтому нужно конкретно определиться с типом блокировки:

— частичная;

— полная.

В свою очередь полная блокировка бывает:

— автоматическая;

— ручная.

Определившись с выбором конкретной конфигурации оборудования, мы имеем возможность получения максимального крутящего момента на всех колесах. И хотя данное действие усложнит управляемость транспортного средства, за то мы сможет преодолеть довольно сложные препятствия и справиться с любой нестандартной дорожной ситуацией.

Если вашему авто случилось попасть на бездорожье, скользкую дорогу или одно из колес повисло и не соприкасается с грунтом, с проблемой справится блокировщик дифференциала.

Смотреть все фото новости >>

Блокировки дифференциалов для «УАЗов», которые серийно производятся:

1. Кулачковая нижегородского производства (самая популярная)

Рис.16
2. Винтовая системы Torsen
Рис.17
3. Принудительная «Спрут» с пневмоприводом
Рис.18

Рис.19
4. Принудительная (жесткая, муфтовая с храповым зацеплением)Полная принудительная блокировка
В принудительных блокировках блокирование дифференциала происходит за счет жесткого соединения одной чаши дифференциала с полуосью при помощи механического либо гидравлического механизма включения. В настоящее время данный тип блокировок производится исключительно для а/м семейства УАЗ, но при необходимости есть все возможности для разработки и производства подобных блокировок на автомобиль любой марки.
Механическая блокировка
— блокированием посредством рычага и тросиков чаши дифференциала с одной из полуосей. Механизм включения установлен на чулке моста. В общем виде комплект показан на рисунке. Рис.20
Гидравлическая блокировка
— с использованием главного и рабочего гидроцилиндров. В качестве рабочей жидкости используется тормозная жидкость Инструкция по эксплуатации жесткой принудительной блокировки с механическим или гидравлическим приводом включения на любые мосты УАЗ:

• Жесткая блокировка дифференциала переднего и/или заднего мостов предназначена для использования только в случае буксования колес при движении по бездорожью, когда недостаточно подключения переднего моста. После включения необходимо проехать несколько метров для входа в зацепления шлицов подвижной муфты и дифференциала. Не производить включение блокировки при буксовании одного из колес, т. к. это может привести к повреждению системы блокировки. Примечание:
  не используйте жесткую блокировку в других дорожных условиях, при этом потребуется большее усилие для управление автомобилем особенно при выполнение поворотов, в этом случае в трансмиссии возникнет циркулирующий момент, который может привести к выходу из строя деталей моста (полуось, подвижная муфта блокировки, корпус дифференциала). Не рекомендуется двигаться с включенной блокировкой со скоростью более 10 км/ч.
• После преодоления сложного участка блокировку необходимо выключить. Для облегчения разблокировки слегка поверните рулевое колесо влево и вправо во время движения автомобиля.
• Категорически запрещается движение с включенной блокировкой по дорожному полотну с высоким коэффициентом сцепления (асфальтовое покрытие, плотная сухая глинистая дорога).
• При использовании нестандартных колес (33-38 дюймов) эксплуатировать жесткую блокировку необходимо с повышенной осторожностью, т. к. использование колес большего диаметра приводит к большим нагрузкам и как следствие к возникновению риску выхода из строя деталей трансмиссии.

5. Лок-райт от Иж-Техно (Блокка)

Краткая хар-ка блокировки: очень узкое применение. ВАЖНАЯ ОСОБЕННОСТЬ в том, что ДИФФЕРЕНЦИАЛ практически ПОСТОЯННО ЗАБЛОКИРОВАН. Т.е. при движении на прямой Лок-райт замкнут, и размыкается лишь в поворотах, когда возникает разница в моменте вращения колес. Однако, на скользком покрытии (мокрый, обледенелый асфальт, грунтовка, грейдер) может возникнуть пробуксовка колес, достаточной разницы в моменте вращения колес не возникнет и Блокка останется заблокированной! Т.е. не рекомендуется установка блокировки Блокка (Лок-райт) на УАЗ, который ездит в основном по обычным дорогам. Чем больше разница угловых скоростей колес, тем щелчки громче и чаще.

• В условиях дождя, гололеда и т. п. ухудшается управляемость машины. Необходимо проявлять внимание и осторожность при вхождении в повороты
• Повышенный износ шин на дорогах с твердым покрытием.
• При вхождении в поворот блокировка издает щелчки при срабатывании обгонной муфты.

Итак:

Блокка прекрасно ведет себя на бездорожье, проста и надежна. Но это устройство будет выполнять функции дифференциала, только когда на колесо будет воздействовать внешняя сила, позволяющая вращать колесо быстрее, чем вращается остальная часть трансмиссии. На скользких поверхностях, где одно из колес, как правило, имеет худшее сцепление с поверхностью и буксует — Блокка ™ останется заблокированной и будет передавать момент на оба колеса оси. На поворотах обязательно нужно скидывать газ, проходить их накатом, только в этом случае Блокка разблокируется. Слушайте щелчки — это признак разблокировки и вращения колес с разной скоростью. Ресурс и использование ограничены. Только для грязи.
6. ДАК (дифференциал автоматический Красикова)

Рис.21

Рис.22 Пожалуйста, выбирайте, то что Вам больше всего подходит, заказывайте, приезжайте на установку. Если необходима консультация звоните (см.контакты).

Степени блокировки дифференциалов ВАЛ-РЕЙСИНГ

Винтовые дифференциалы ВАЛ-РЕЙСИНГ имеют три степени блокирования:

ЛЕГКАЯ — коэффициент блокирования до 35% (или 2) или разница в крутящих моментах (в силе тяги на колесе) отстающего к забегающему колесу не более 2 раз.

СРЕДНЯЯ — коэффициент блокирования до 50% (или 3), или разница в крутящих моментах (в силе тяги на колесе) отстающего к забегающему колесу не более 3 раз.

ЖЕСТКАЯ — коэффициент блокирования до 75% (или 5), разница в крутящих моментах (в силе тяги на колесе) отстающего к забегающему колесу не более 5 раз.

ЛЕГКАЯ степень блокирования

цифра «1» — первая, после букв цифра в маркировке. Для установки в коробки передач переднеприводных автомобилей и передних редукторов полноприводных автомобилей. Минимальные нагрузки на связанные с дифференциалом детали трансмиссии и рулевого управления. Использование автомобиля в городских условиях с выездами на природу, дачу и т.п. Активное использование переднеприводных автомобилей в зимних условиях города. Легкое бездорожье, грунтовые проселочные дороги. Использование в качестве аналога для замены оригинального дифференциала на машинах иностранного производства.

СРЕДНЯЯ степень блокирования

цифра «2» — первая, после букв цифра в маркировке. Для установки в коробки передач переднеприводных автомобилей, в передние и задние редукторы полноприводных автомобилей. Оптимальный, бюджетный вариант для установки на заднюю ось полноприводных автомобилей. Для автомобилей УАЗ при компоновке с 1-м дифференциалом в передний редуктор совместно с хабами. Заметно повышает проходимость переднеприводных автомобилей, особенно в зимних условиях и на грунтовых дорогах. Использование автомобиля для активного отдыха, рыбалка, охота, транспортировка и подъем прицепа с лодкой, движение по грязевым участкам, горные дороги и т.п. Для коммерческих легких грузовиков и фургонов, работающих круглогодично, особенно в зимних условиях, Для специальных автомобилей ремонтных подразделения, экологических служб, МЧС, лесного хозяйства, сельская медицина, сельская полиция и т.п. Применение в оригинальной самодельной технике, каракат и т.п. Автоспорт различных классов и уровней, в зависимости от задач. Усилитель руля в случае установки на управляемые колеса обязателен.

ЖЕСТКАЯ степень блокирования

цифра «7» — первая, после букв цифра в маркировке. Для установки в коробки передач спортивных переднеприводных автомобилей и багги на узлах 2108 и в задние редукторы полноприводных и заднеприводных автомобилей различного применения. Автоспорт различных классов и уровней, в зависимости от задач. Усилитель руля в случае установки на управляемые колеса обязателен. Рекомендуется для повышения надежности усиление трансмиссии автомобиля, установка дополнительно усиленных валов или полуосей на трансмиссию, особенно в автомобили, эксплуатируемые в сложных и отдаленных дорожных условиях, горных местностях.