Все, что вы хотели узнать о дифференциалах, но боялись спросить…
по материалам журналов «4х4Club» (7-8`99) и «5 Колесо» (11`99)
Что такое дифференциал
Принудительная блокировка
Самоблокирующиеся дифференциалы
• Дисковая блокировка
• Вязкостная блокировка
• Винтовая блокировка
• Кулачковая блокировка
• Особенности управления
Межосевой дифференциал и его блокировки
• Подключаемый передний мост
Что такое дифференциал
Дифференциал — это устройство, распределяющее поток мощности от двигателя к другим элементам трансмиссии. В автомобиле с приводом на одну ось используется только один дифференциал, межколесный, в полноприводном их целых три — два межколесных и межосевой.
Рассмотрим для примера классический дифференциал (в отличие от блокируемых, его называют «открытым» или «свободным»). Он устанавливается в картере главной передачи и получает крутящий момент от ее ведомой шестерни.
Главная передача заднего моста ВАЗ-2101:
1 – фланец карданного вала;
2 – сальник;
3 – маслоотражательное кольцо;
4 – передний подшипник ведущей шестерни;
5 – задний подшипник ведущей шестерни;
7 – опорное кольцо шестерни полуоси;
8 – шестерня полуоси;
9 – сателлит;
10 – палец сателлитов;
11 – ведомая шестерня главной передачи;
12 – коробка дифференциала;
13 – болт крепления стопора регулировочной гайки;
14 – стопор регулировочной гайки;
15 – подшипник коробки дифференциала;
16 – регулировочная гайка ведомой шестерни;
17 – болт крепления ведомой шестерни к фланцу коробки дифференциала;
18 – ведущая шестерня главной передачи;
19 – картер редуктора главной передачи;
20 – распорная втулка;
21 – шайба;
22 – гайка ведущей шестерни заднего моста.
Существует простая формула, отражающая связь между частотами вращения коробки дифференциала и полуосевых шестерен. Если через а1 и а2 обозначить частоты вращения полуосевых шестерен, а через а — частоту вращения коробки дифференциала, то: а = (а1+а2)/2. Формула показывает, что если одно из колес автомобиля неподвижно, то другое колесо вращается с удвоенной частотой. Если одно из двух ведущих колес попадает на скользкую поверхность дороги (мокрый асфальт, масляные пятна, лед), сопротивление его вращению резко падает, уменьшается и сцепление с дорогой, а значит, колесо не в состоянии иметь необходимую силу тяги. Такое колесо начнет быстрее вращаться и пробуксовывать. К другому ведущему колесу, имеющему достаточное сцепление с дорогой, будет подводиться такой же крутящий момент, как и к буксующему. Имея возможность образовать большую силу тяги, второе колесо не сможет этого сделать потому, что дифференциал передаст ему только половину крутящего момента от главной передачи. Если сопротивление движению автомобиля превысит силу тяги у небуксующего колеса, то машина не сможет двигаться.
Принудительная блокировка
На автомобилях, предназначенных для движения по бездорожью, приходится устанавливать дифференциалы специальных конструкций. Блокировки Часто применяют дифференциалы с принудительной блокировкой. В них водитель с помощью специального привода (чаще всего пневматического) останавливает на время вращение сателлитов, и колeca автомобиля начинают вращаться с одинаковой скоростью. Следует учесть, что автомобиль с заблокированным дифференциалом на извилистой дороге расходует больше топлива и у него происходит интенсивный износ шин.
Самоблокирующиеся дифференциалы
Для упрощения процесса управления применяются так называемые самоблокирующиеся дифференциалы. В настоящее время, в основном, используют четыре вида блокировок: дисковая (фрикционная, повышенного трения, LSD), вязкостная (вискомуфты) и винтовая (червячная). В самых современных разработках используются электронные системы контроля проскальзывания колес, основанные на применении датчиков вращения и использовании штатных тормозов (как правило, эти системы совмещаются с антиблокировочными и противопробуксовочными).
Дисковая блокировка
Существуют две наиболее характерные конструкции дифференциалов с фрикционными муфтами. В первом применяют одну, во втором — две муфты. В первом случае фрикционная дисковая муфта 1 введена между одной из полуосей и коробкой дифференциала. Бронзовые диски установлены в шлицах гильзы 2, связанной с коробкой дифференциала, стальные диски сидят на шлицах полуоси 3. Диски прижимаются друг к другу пружинами 4. Когда оба колеса испытывают одинаковое сопротивление, весь дифференциал вращается как одно целое и трение в муфте 1 отсутствует.
Вторая конструкция представляет из себя дифференциал повышенного трения с двойными фрикционными муфтами, получивший широкое распространение на американских автомобилях. В этой конструкции крестовина заменена двумя отдельными, пересекающимися под прямым углом осями 5 сателлитов 6. Оси 5 имеют возможность перемещаться одна относительно другой как в осевом, так и в угловом направлении, для чего их концы имеют скосы соответственно А и Б, которыми они опираются на коробку 9 дифференциала.
Для нормальной работы такого дифференциала требуется использование специального трансмиссионного масла для LSD или соответствующих присадок к обычному маслу. Кроме того, со временем возникает необходимость регулировки из-за износа дисков.
Принцип ее действия такой же, как у дисковой. Гидравлическая муфта состоит из большого числа дисков с липкими рабочими поверхностями.
Благодаря свойствам особой вязкой жидкости на силиконовой основе отвердевать при нагреве диски передают крутящий момент в зависимости от разности частот вращения входных и выходных валов. Нагрев происходит, когда одна полуось начинает вращаться быстрее другой. Характерной особенностью конструкции является то, что в случае длительного буксования колес блокирующая муфта с вязкой жидкостью работает вначале мягко, а затем происходит значительный рост эффективности блокировки. В затвердевшем силиконе диски получают жесткое зацепление и полуоси блокируются. Вискомуфты не требуют обслуживания и считаются весьма надежными, однако для их продолжительной работы необходимо сохранение полной герметичности устройства.
Винтовая блокировка
Принцип ее действия таков: в обычном режиме винты (или червяки, как их называют из-за характерной формы) свободно обкатываются вокруг центральной шестерни. В случае изменения момента винты проскальзывают в крайнее положение и фиксируются в эксцентричных пазах.
Кулачковая блокировка
Такая блокировка срабатывает при возникновении разности в скоростях вращения колес. Рассмотрим пример реализации дифференциала от компании Tractech. В корпусе дифференциала между парами корончатых шестерен установлены поворотные кулачки. В обычных условиях они не участвуют в работе, но, как только одно их колес начинает пробуксовывать (т.е., вращаться существено быстрее другого), кулачки поворачиваются и пары шестерен входят в зацепление, обеспечивая тем самым полную блокировку. Блокировка выключается, когда буксующее колесо прекратит проскальзывание. Этот тип дифференциалов также довольно долговечен и не требует специальных масел.
Особенности управления
Управление автомобилем, оборудованным самоблокирующимся межколесным дифференциалом имеет некоторые особенности. В частности, автомобиль в повороте на скользком покрытии может обладать избыточной поворачиваемостью, при слишком интенсивном разгоне на смешанном покрытии возможен увод в сторону от предполагаемой траектории и т.д. Особенно это касается разработок, предлагаемых в качестве дополнительного оборудования третьими фирмами. Однако грамотное использование свойств таких дифференциалов позволяет уверенно перемещаться в сложных дорожных условиях, и существенно повышает проходимость вне дорог.
Межосевой дифференциал и его блокировки
При отсутствии межосевого разделения мощности (межосевого дифференциала или отключающего механизма) необходимо отключить передний мост, чтобы стало возможно вращение передних и задних колес с разными угловыми скоростями. По условиям движения требуется, чтобы колеса как переднего и заднего мостов, так и колеса одного моста могли вращаться с разной частотой и проходить различные пути.
Особенно характерно это для поворотов: передние колеса при повороте проходят большее расстояние, чем задние. На изменение пути колес влияют различные факторы: скольжение шин, их углы увода, давление воздуха, нагрузка на колеса, кинематика подвески. При этом очевидно, что соотношение между путями, проходимыми колесами переднего и заднего мостов, также меняется во время движения. Это обстоятельство исключает возможность применения разных передаточных чисел в главных передачах мостов для компенсации разности проходимых путей. Колеса разных осей автомобиля, кинематически жестко связанные одно с другим, имеют при вращении одинаковые угловые скорости. На твердой поверхности дороги при движении автомобиля с приводом на все колеса (при отсутствии межосевого дифференциала) могут возникнуть условия, при которых колеса разных осей будут стараться двигаться с различными линейными скоростями, а жесткая мехаческая связь между ними станет преградой к достижению этого. При прямолинейном движении описанное явление может быть вызвано, например, разностью радиусов качения связанных между собой колес.
Качение колес в этом случае должно сопровождаться относительным перемещением точек площадки контакта шины по поверхности дороги (со скольжением или буксованием). Подобное же возможно и при одинаковых радиусах качения, но при движении по дороге с неровной поверхностью или на повороте. Возникающее в этих условиях скольжение или 6yксовaние шин сопровождается увеличеным их износом, износом механизмов трансмиссии и непроизводительной затратой энергии двигателя на движение автомобиля. Для того чтобы колеса катились без вредных сопровождающих явлений в трансмиссии, кроме дифференциалов межколесных устанавливают дифференциалы межосевые.Однако, в условиях внедорожного движения автомобиль может лишиться подвижности в тот момент, когда колеса одного из мостов потеряют сцепление с дорогой и начнут буксовать. В такой ситуации дифференциал обычного типа будет не в состоянии передать требуемую для движения величину крутящего момента задним колесам, опирающимся на твердый грунт. Для избежания этого на внедорожниках устанавливают межосевые дифференциалы с принудительной блокировкой. Примером подобного конструктивного решения может служить «Нива» ВА3-2121, оснащенная раздаточной коробкой с принудительно блокируемым межосевым дифференциалом.
Блокировкой пользуется водитель автомобиля для преодоления труднопроходимого участка дороги. При возвращении на шоссе межосевой дифференциал необходимо разблокировать. В современных конструкциях, кроме механического, применяются и другие приводы (пневматический, гидравлический, электрический), при этом сам процесс включения сводится к простому нажатию кнопки на панели.
Следующим шагом стало появление самоблокирующихся межосевых дифференциалов. Принципы их работы сходны с межколесными, но условия и задачи несколько другие. Так, при поворотах машины забегающим относительно корпуса дифференциала всегда будет вал, передающий момент на управляемую ось, что определяется кинематикой поворота машины с колесной формулой 4х4. Исходя из этого, при забегании приводного вала управляемого моста коэффициент блокировки желательно иметь невысоким, а при забегании (буксовании) неуправляемого моста — несколько большим.
Такой дифференциал называют самоблокирующимся с несимметричными блокирующими свойствами.
В настоящее время на легковых внедорожниках широко используются межосевые дифференциалы с автоматической блокировкой с помощью гидравлической муфты с вязкой жидкостью. Они обеспечивают оптимальную силу тяги во всех условиях движения, в связи с чем отпадает необходимость в принудительной блокировке. Есть у них и другие преимущества. Этот узел предохраняет трансмиссию от перегрузки, которая может возникнуть, например, при внезапном ударе колеса.Дифференциал, автоматически блокирующийся гидравлической муфтой с вязкой жидкостью, чутко реагирует на состояние дорожной поверхности и обеспечивает более равномерную скорость автомобиля, а также уменьшает вероятность его застревания. При торможении межосевой дифференциал такого типа предотвращает блокировку колеса одного моста относительно колеса другого, приводящую к потере устойчивости. К тому же перераспределение избыточной тормозной силы с одной пары колес на другую значительно сокращает тормозной путь и сохраняет полный контроль над машиной.
Рассмотрим, как работает автоматически блокируемый межосевой дифференциал фирмы GKN с гидравлической муфтой. Изменение момента трения в ней рассчитано так, чтобы при маневрировании на поверхности с хорошими сцепными свойствами ( асфальт, бетон и т.д.) имелся малый момент трения между выходными валами. С ростом разности частот их вращения трение между звеньями муфты значительно возрастает. Блокировка с помощью муфты с вязкой жидкостью происходит точно в соответствии с распределением крутящего момента в межосевом дифференциале.
Испытания подтвердили, что распределение моментов между передними и задними колесами обеспечивает почти нейтральную поворачиваемость автомобиля. По легкости вождения и безопасности полноприводные автомобили с таким приводом превосходят даже переднеприводные легковые автомобили. Однако, при всех достоинствах такого рода блокировки, необходимо отметить, что фактическое включение блокировки после начала пробуксовки колес, характерное для вискомуфты, существенно снижает шансы на успешное преодоление серьезных внедорожных препятствий в виде слабого грунта, грязи или снега, поскольку буксующее колесо способно быстро зарываться.
В результате возможностей автомобиля даже с заблокированным межосевым дифференциалом может оказаться недостаточно для самостоятельного выезда.
Подключаемый передний мост
Очень многие производители внедорожников используют схему с подключаемым передним мостом (так называемый part time 4WD). В этом случае межосевой дифференциал, как правило, отсутствует, и в режиме полного привода между мостами устанавливается жесткая кинематическая связь. Производители рекомендуют подключать передний мост только в сложных дорожных условиях, когда колеса склонны к пробуксовке. Продолжительное движение в таком режиме по дорогам с твердой поверхностью вызывает повышенный износ шин и трансмиссии (в частности, в раздатках с цепной передачей перегружается цепь), повышенный расход топлива, а также ухудшает управляемость на высоких скоростях. Для избежания этих отрицательных последствий многие контрукции предусматривают не только отключение переднего моста, но и отсоединение передних колес от полуосей.
Для этого применяются колесные хабы (муфты свободного хода), которые могут быть автоматическими и ручными, рассоединение полуосей при помощи электрического или пневматического привода и т.д.
Для чего нужна блокировка дифференциала?
Для чего нужна блокировка дифференциала.
Блокировка дифференциала является одним из самых эффективных способов повышения проходимости колесной машины. В любом автомобиле, предназначенном для эксплуатации на бездорожье и имеющем межосевой дифференциал, конструкторы обязательно вводят механизм его блокировки. Иногда машину оснащают механизмом, блокирующим межколесный дифференциал заднего моста, и крайне редко – блокирующим дифференциал переднего моста (и на то есть серьезные причины).
Блокировка дифференциала, как любое техническое решение, имеет свои достоинства и недостатки. Чтобы разобраться, в каких случаях требуется использовать блокировку, а в каких ее использовать нельзя, нужно для начала понять принципы, на которых основано ее действие, и разобраться, что же меняется при блокировании этого таинственного механизма силового привода автомобиля, имя которому дифференциал.
Как оно работает (немного упрощенно).
Попробуйте зимой прыгнуть в длину с места. Вы расставляете ноги на ширину плеч, сгибаете их в коленях, переносите центр тяжести вперед, отталкиваетесь и… ничего не происходит.
Оказывается, ваша правая нога случайно оказалась на скользком льду, в то время как левая на сухом асфальте. Из-за этого хороший прыжок не получился: правая нога проскользнула назад, и от неожиданности вы не успели вложить всю «толчковую» силу в левую ногу. Итог комичен: ноги разъехались взад-вперед и вы чуть не упали.
Как же поступить в данных обстоятельствах, чтобы обеспечить ногам возможность хорошо оттолкнуться?
Очень просто, нужно связать их между собой, например, стянуть широким ремнем. Теперь две ноги превратились как бы в одну толчковую ногу, будут работать совместно, и максимально используют для развития силы толчка силу своего сцепления с опорной поверхностью. Точно такой же процесс происходит при взаимодействии ведущих колес автомобиля с дорогой.
Представим, что условный заднеприводный автомобиль случайно остановился так, что его правое колесо попало на лед, а левое находится на асфальте. Как известно, обычный межосевой дифференциал малого трения, находящийся в заднем мосту, всегда подводит к колесам равное усилие (окружную силу). Правое колесо на льду не может оттолкнуться от опорной поверхности с большой силой, сцепление недостаточное. Из-за этого дифференциал не может подвести к нему большую силу, это физически невозможно. А раз так, то он и к левому колесу, находящемуся на асфальте, подведет такую же низкую силу, как и к колесу на льду. Он выровняет усилия, распределяемые между колесами, «ориентируясь» на правое колесо. Из-за этого автомобиль сдвинется с места медленно и с пробуксовкой правого колеса, его колеса «разъедутся» и не смогут использовать для хорошего «толчка» имеющуюся силу сцепления левого колеса, которая в данных конкретных условиях будет по значению примерно в семь раз выше, чем у правого. Но из-за свойства дифференциала «делить поровну» левое колесо использует для создания тяговой силы (силы, толкающей автомобиль вперед) лишь 1/7 часть силы своего сцепления с асфальтом.
Проще говоря, оно бы могло оттолкнуться в 7 раз мощнее, но дифференциал не подвел к нему достаточную силу, чтобы это сделать.
Значит нужно, как и при прыжке человека с места, крепко связать колеса между собой, чтобы они вращались или буксовали совместно, словно единое колесо.
Для этой задачи применяют специальный механизм, который не дает вращаться шестерням дифференциала, блокирует их и связывает два колеса между собой жесткой связью, обеспечивая их постоянное вращение с равным числом оборотов. Он называется «механизм блокировки (отключения) дифференциала», или в просторечье – блокировкой. Заблокированный (выключенный) дифференциал не имеет возможности выравнивать усилие между колесами, они становятся связанными между собой единой осью, в результате к каждому из них через детали силового привода может быть подведена максимально возможная сила, предельное значение которой будет определяться силой сцепления каждого из колес с опорной поверхностью. Где сцепление лучше – туда и будет приложена большая сила.
Основная цель блокировки дифференциала – обеспечение ведущим колесам возможности полного использования силы сцепления с опорной поверхностью для создания тяговой силы, необходимой для поступательного движения автомобиля.
Механизмы блокировки дифференциалов могут быть самых различных конструкций, но их задача одинакова: связать ведущие колеса между собой, обеспечивая их нераздельное вращение.
Когда нужно блокировать дифференциал (включать блокировку).
Из вышеизложенного очевидно, что наибольшая эффективность от блокировки дифференциала проявляется в условиях, когда имеется существенная разность в величинах сил сцепления колес, между которыми он установлен. Сила сцепления определяется произведением части от общего веса автомобиля, приходящегося на колесо, и коэффициента сцепления шины с дорогой. Отсюда очевидно, что наибольшая эффективность от блокировки межколесного дифференциала будет в случаях полного отрыва колеса от опорной поверхности, что иногда возникает при проезде через гребневые препятствия (т.
н. «диагональное вывешивание). Также блокирование существенно повышает проходимость при неравномерно распределенном между колесами моста весе, например, когда колеса одной стороны сползли в глубокую глинистую колею, а другой – идут выше по сухой поверхности, или при строгании машины от обочины, когда колеса одной стороны находятся на скользкой поверхности, а другой – на асфальте. Соответственно чем меньше разница сил сцепления колес моста, тем меньше польза от блокирования дифференциала.
Блокирование межосевого дифференциала необходимо при существенной разнице сил сцепления колес переднего и заднего мостов, например, когда при развороте машины одно из колес заднего моста заехало в канаву с водой (или на мокрый суглинок), в то время как другие колеса находятся на сухой поверхности. Или при строгании с места в условиях бездорожья, когда хотя бы одно из колес имеет плохое сцепление с грунтом, поскольку суммарная тяговая сила всех 4-х колес автомобиля при незаблокированном симметричном межосевом дифференциале равна учетверенному значению тяговой силы колеса, имеющего самое низкое сцепление.
Стоит забуксовать лишь одному колесу, и тяговая сила остальных трех резко снизится.
Другим случаем является движение на крутой подъем, когда вес между мостами автомобиля распределен неравномерно.
Тяжело свести вместе все ситуации, да и не имеет смысла. Проще руководствоваться нехитрым правилом: ПЕРЕД тем, как съехать на бездорожье, нужно заблокировать межосевой дифференциал. Если предполагается преодоление участка тяжелого бездорожья, нужно заранее заблокировать задний межколесный дифференциал.
Передний межколесный дифференциал нужно блокировать (если есть такая возможность) в исключительных случаях и только при прямолинейном движении.
Также очевидна необходимость блокировки дифференциалов при попытке выйти из засады, когда автомобиль уже застрял.
Необходимо осознавать, что блокирование дифференциала не увеличивает силу сцепления колеса с дорогой, а лишь предоставляет возможность колесу полностью использовать эту силу для создания тягового усилия. Силу сцепления колеса с деформируемым грунтом можно увеличить лишь применением шины с внедорожным протектором; снижением давления воздуха в шине; надеванием цепи противоскольжения; подкладыванием под колесо различных предметов с высокими фрикционными свойствами, а также увеличив вес, приходящийся на колесо (последний способ наименее эффективен).
Нужно понимать, что наличие в ведущих мостах механизмов блокировок дифференциалов не превратит автомобиль в вездеход, который с легкостью пройдет по любому бездорожью. Блокировка дифференциала есть лишь один из многочисленных способов повышения проходимости, и если на ведущем мосту автомобиля, укомплектованного штатной «всесезонкой», будут буксовать два колеса, этот вовсе не означает, что тяговая сила моста будет в два раза выше по сравнению с буксованием только одного колеса.
Залогом хорошей проходимости автомобиля прежде всего является наличие специализированных внедорожных шин, большой дорожный просвет и иные показатели профильной проходимости, а также конструкция подвески, обеспечивающая большие ходы колес.
Недостатки блокировок дифференциалов.
Путь, по которому идет автомобиль на бездорожье, имеет кривизну в плане и профиле, обусловленную изменением траектории движения, задаваемой рулевым управлением, и неровностями волнистого характера, то есть буграми и впадинами.
Из-за этого каждое из колес моста за одну единицу времени проходит разный путь, следовательно, одно из колес на одном временном промежутке должно вращаться с большим (меньшим) числом оборотов, чем другое. Особенно сильно данное скоростное (кинематическое) несоответствие проявляется при движении машины по кривой малого радиуса. В этом случае внутреннее (по отношению к центру поворота) колесо будет проходить путь значительно меньший, чем наружное, следовательно, за одну единицу времени наружное колесо должно вращаться с большей угловой скоростью, чем вращается внутреннее. Данную потребность разрешает межколесный дифференциал, который обеспечивает возможность вращения полуосевых шестерней и полуосей, связанным с колесами, с разным числом оборотов.
При блокировании дифференциала между колесами возникает жесткая кинематическая зависимость: они могут вращаться только с равным числом оборотов. Из-за этого при движении на кривой малого радиуса наружное колесо может начать проскальзывать по опорной поверхности (идти юзом), а внутреннее работать с пробуксовкой, излишне закапываясь в грунт.
То есть наружное колесо будет работать в тормозном режиме, тормозить движение, а вся тяговая сила моста будет развиваться внутренним колесом. Это обстоятельство повлечет снижение проходимости, особенно при движении по грунтам, крепким в верхнем слое, но слабым в нижнем, например, по дерновому (покрытому травой) лугу, просохшему после дождей верхнему слою суглинка (при раскисшем нижнем слое) и т.д. Внутреннее колесо будет срывать твердый слой и закапываться в грунт.
Чтобы в этом примере оба колеса работали в ведущем режиме, необходимо, чтобы внутренне колесо вращалось со значительной пробуксовкой, тогда и наружное колесо сможет развить тяговую силу. Но пробуксовка колеса на бездорожье в большинстве случаев больше вредит, чем помогает: с одной стороны, это способствует лучшему самоочищению протектора, с другой – углубляет колею, увеличивая силу сопротивления качению, которая на слабых грунтах и без того немалая. А увеличение глубины колеи может привести к тому, что за гребень, образующийся между колесами, начнет цеплять и тормозить движение низко расположенная деталь автомобиля, например картер моста или нижний рычаг подвески.
И по-хорошему, при поворотах малого радиуса нужно бы блокировку выключить, чтобы дать дифференциалу возможность развязать колеса (или ведущие мосты). Вот только не всегда это возможно на ходу, да и внедорожная ситуация может неожиданно поменяться и потребовать быстрого включения механизма блокировки. Поэтому обычно уж если начал движение с заблокированным межосевым и задним межколесным дифференциалами, так и шуруй, пока не застрянешь или не выедешь на твердую поверхность.
Особенно остро данный недостаток применения блокировки при поворотах сказывается при блокировании дифференциала переднего моста. Стоит слегка повернуть руль, как наружное колесо тут же начнет тормозить движение машины, то есть пользы для проходимости не будет. К тому же это вызовет возникновение момента сопротивления повороту, машина будет стремиться идти прямо, несмотря на повернутые в сторону колеса. А это уже опасно и в некоторых случаях может повлечь наезд на твердые предметы, которые водитель вполне мог бы и объехать.
Вот одна из причин, по которой автомобили повышенной проходимости, предназначенные для любительского использования, никогда штатно не оснащаются блокировкой дифференциала переднего моста. Одна, но не самая главная.
После блокирования дифференциала резко увеличиваются знакопеременные нагрузки, воздействующие на детали силового привода автомобиля. Это и является основным недостатком применения данного технического решения. Как уже говорилось выше, поверхность, по которой идут колеса, имеет неровности волнистого характера. И когда одно из колес наезжает на бугор (или попадает в яму), его угловая скорость должна за доли секунды прирасти, то есть стать значительно больше, чем у другого колеса, которое в это время идет по ровной поверхности. Но если дифференциал заблокирован, то на колесе, попавшем на неровность, резко возникнет тормозной момент, что вызовет существенные нагрузки на силовой привод — полуоси и шестерни дифференциала. А самые большие нагрузки возникнут на криволинейном участке пути, когда наружное колесо будет стремиться идти юзом, и вся тяговая сила ведущего моста будет создаваться внутренним колесом.
Несмотря на то, что дифференциал заблокирован, его шестерни продолжают передавать крутящий момент (усилие) от корпуса к полуосям. Резко возникающие излишние нагрузки могут привести к поломкам зубьев сателлитов или полуосевых шестерней, и как следствие – выходу из строя всего механизма. А их осколки быстро выведут из строя шестерни главной передачи, поскольку эти детали находятся в едином картере. Также может сломаться подвижная муфта механизма блокировки. Но чаще ломаются полуоси, если конструктор умный, то он намеренно ослабит их прочность, поскольку полуось является самой недорогой и легко заменяющейся деталью и может выполнять функцию предохранителя от поломок других деталей силового привода ведущего моста.
При движении внедорожника, укомплектованного обычными универсальными шинами в условиях низкого сцепления колес с дорогой, например, по суглинкам или на снегу, высокие разрушающие нагрузки не возникают. В этом случае колеса при заблокированном дифференциале могут компенсировать разницу в угловых скоростях путем проскальзывания или пробуксовки, что несложно, так как сила их сцепления с опорной поверхностью относительно невелика.
Но после установки специализированной грязевой шины с высокими грунтозацепами сила сцепления протектора с грунтом увеличивается в несколько раз, и соответственно увеличиваются разрушающие нагрузки, воздействующие на детали силового привода при блокировании дифференциала.
Наибольший риск поломки возникает при движении машины с заблокированным дифференциалом заднего моста вверх на каменистый подъем. В этом случае большая часть веса автомобиля приходится на заднюю ось, и если одно из задних колес окажется в условиях низкого сцепления с поверхностью или вывесится, то почти вся тяговая сила, необходимая для движения автомобиля, будет развиваться другим задним колесом, которое прижато большим весом и имеет большую силу сцепления с грунтом. Из-за этого на связанную с ним полуось и полуосевую шестерню может приложиться существенная силовая нагрузка, по значению выше расчетной, что неизбежно приведет к поломке полуоси.
Одним словом, надо помнить, что блокирование заднего межколесного дифференциала (и уж тем более переднего межколесного) резко увеличивает вероятность поломки деталей силового привода автомобиля.
И пользоваться блокировкой только в тех случаях, когда это действительно необходимо, и только на слабых грунтах.
Ну и последним недостатком механизмов блокировки дифференциалов является не автоматичность их действия. Водитель часто забывает заранее включить блокировку, и что самое неприятное – забывает ее выключить (разблокировать дифференциал) при выезде на грунтовую или асфальтовую дорогу. Именно по этой причине на многих машинах повышенной проходимости блокировку дифференциала заднего моста можно включить только при переходе на понижающую передачу раздаточной коробки. Таким способом конструкторы частично подстраховали водителя от ошибки, ведь понижающей передачей пользуются исключительно при движении на бездорожье, следовательно, раз она не используется, то и нет нужды в блокировании межколесного дифференциала. И соответственно при выезде на твердую дорогу водитель тут же перейдет на повышенную (прямую) передачу раздаточной коробки, и блокировка межколесного дифференциала автоматически отключится.
На автомобилях, предусмотренных для профессионального использования, так не делают, полагая, что подготовленный шофер хорошо знает, какие отрицательные последствия влечет блокирование межколесных дифференциалов и использует данное средство повышения проходимости более осмотрительно. А чтобы он не забыл, что тот или иной дифференциал заблокирован, на кнопке, включающей механизм блокировки, или на щитке приборов обязательно устанавливается лампочка-индикатор.
И если в ваши руки попал такой профессиональный внедорожник, оснащенный механизмами блокировок всех трех дифференциалов (или двух межколесных при отсутствии межосевого), при их использовании нужно быть очень внимательным и не забывать отключать блокировку при выезде на сухую дорогу.
А можно сделать так, чтобы блокирование (разблокирование) дифференциала происходило автоматически, без участия водителя?
Можно.
Первые механизмы, автоматически блокирующие/разблокирующие дифференциал применялись в тракторах с колесной формулой 4х2.
Так как блокированный привод ведущего моста улучшает тяговые свойства, но ухудшает маневренность трактора, а повороты обязательны в конце гона при выполнении любой полевой работы, то возникала необходимость при каждом повороте выключать блокировку и при выходе из него включать ее вновь. Чтобы облегчить труд механизатора конструкторы предусмотрели гидравлическую систему, которая была связана с рулевым управлением и при повороте управляемых колес на заданный угол автоматически разблокировала дифференциал заднего моста, а при возврате колес в прямолинейное положение блокировала его. Иногда отключение блокировки связывали с подъемом навесного орудия в конце гона при повороте.
Позже автоматизация процесса блокировки дифференциалов нашла применение и в автомобилестроении. Например, в некоторых моделях «Джип Чироки» и «Джип Гранд Чироки» применялся так называемый «героторный» дифференциал, устанавливаемый в ведущих мостах. Если одно из колес моста начинало вращаться быстрее, чем другое колесо, специальный масляный насос приводил в движение поршень, который сжимал пакет блокирующих дисков.
В результате дифференциал за доли секунды (по утверждению фирмы-разработчика) полностью блокировался и колеса буксовали совместно. А при выравнивании угловых скоростей давление масла падало, поршень прекращал давить на диски и дифференциал разблокировался. И что самое главное, этот процесс происходил механически, без всякого участия капризной электроники.
Схожее техническое решение использует фирма «Мерседес» в межосевых дифференциалах некоторых выпускаемых автомобилей. Только исполнительный механизм, блокирующий с помощью пакета дисков дифференциал, управляется электронной системой управления, получающей сигналы от датчиков скорости.
Эти способы блокировки дифференциалов тоже имеют свои недостатки: большую себестоимость, сложность конструкции привода механизма, большое число деталей, обеспечивающих блокировку, а также то, что невозможно заранее принудительно заблокировать дифференциал и сделать так, чтобы он надолго оставался в заблокированном положении.
Словом, что бы инженеры не делали, всегда найдется недовольный водитель.
А когда-то давным-давно конструкторы пошли по иному пути: вместо того, чтобы разрабатывать механизмы принудительной блокировки дифференциалов, они стали проектировать дифференциалы повышенного трения (самоблокирующиеся). Некоторые из этих механизмов по блокирующим свойствам не уступают «жесткой» блокировке и работают автоматически без участия водителя. И самое главное – блокирующий момент в них возникает не тогда, когда одно из колес начинает буксовать, а еще до этого, заранее.
Но и они имеют ряд недостатков.
Например, дифференциалы с высокими блокирующими свойствами (высоким коэффициентом блокировки) аналогично механизму принудительной блокировки будут препятствовать вращению колес с разным числом оборотов на кривой (при прохождении поворота), из-за чего одно из колес может начать тормозить движение (юзить), в то же время другое будет работать со значительной пробуксовкой. А в случае отрыва одного из колес ведущего моста от опорной поверхности они не могут создать в дифференциале достаточный блокирующий момент (в этой ситуации помогает частичное затормаживание колес тормозными колодками).
Кроме того, в некоторых режимах движения они будут ухудшать управляемость автомобиля на шоссе, вызывая повышенный износ механизмов силового привода и шин.
А дифференциалы с низкими блокирующими свойствами (низким коэффициентом блокировки) хоть и не будут сильно препятствовать независимому вращению ведущих колес, но аналогично обычному дифференциалу не обеспечат им на бездорожье возможности полностью использовать силу сцепления с грунтом для создания тяговой силы.
По хорошему, требовалось создать такой дифференциальный механизм, который на бездорожье обеспечил бы раздельное вращение колес, но при этом подводил бы к каждому из них такой по величине крутящий момент, чтобы оно работало с минимальной пробуксовкой и полностью использовало силу сцепления с опорной поверхностью. Да еще сделал бы так, чтобы колесо, которое по условиям движения должно вращаться быстрее, не влияло на угловую скорость другого колеса, то есть не раскручивало его (или не тормозило) через дифференциал.
Задача полного удовлетворения вышеперечисленных и во многом противоречащих друг другу требований труднодостижима.
Основная сложность заключается в том, что величина силы сцепления ведущих колес ежесекундно меняется, и чтобы точно регулировать усилие, подводимое к каждому из них, необходимо не только предусмотреть индивидуальный колесный привод, но и обеспечить наличие многочисленных контрольных и исполнительных устройств, которые будут отслеживать работу колес и ежесекундно корректировать величину подводимой к ним силы, приводя ее в соответствие к быстро меняющимися дорожным условиям. Но реализовать в металле конструктивное решение, обеспечивающее выполнение столь трудных задач, пока еще не удалось. Наиболее близки к этому трансмиссии, в которых используются механизмы индивидуального привода колес, основанные на гидрообъемных или электрических передачах, объединенные в комплексе с многочисленными следящими и управляющими устройствами. Но это решение слишком сложно и дорого.
Поэтому на сегодняшний день для тяжелого бездорожья, где нередки случаи преодоления автомобилем гребневых препятствий, наиболее эффективным считается механизм принудительной блокировки дифференциала.
А на умеренном бездорожье эффективнее самоблокирующиеся дифференциалы с коэффициентом блокировки (как отношение большего момента к меньшему) около 6.
В давние годы советский конструктор Игорь Владимирович Гринченко сделал один интересный вывод, относящейся к гидромеханическим (автоматическим) коробкам перемены передач:
«Существующее мнение о том, что гидромеханические передачи повышают проходимость автомобиля, так как обеспечивают плавное трогание с места и работу двигателя даже в самых неблагоприятных условиях, а также гасят возникающие в трансмиссии колебания, принципиально правильно, но опыт показывает, что практически улучшение проходимости в результате применения гидромеханической коробки передач незначительно, что гораздо большее влияние оказывает квалификация водителя…»
Развивая эту мысль, хочу сделать итоговый вывод: механизм блокировки дифференциала в руках опытного водителя, понимающего все особенности его использования, может превратиться в эффективное средство повышения проходимости автомобиля.
А неопытному водителю лишь поможет быстрее закопаться в грунт и посадить свой внедорожник на мосты, или что гораздо хуже – поломать детали силового привода, которые хоть и железные, но тем не менее тоже имеют определенный запас прочности.
Получилась неплохая техническая статья, и наверное правильно будет поставить внизу свою подпись, чтобы читатель знал, кого следует ругать, если что-то изложено неверно.
Автор: Лев Тюрин
Новогорск, октябрь 2010
Источник https://www.pickupclub.ru/forum/
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.
Почему для этого нужен дифференциал ? В любом повороте, путь колеса оси, двигающегося по короткому (внутреннему) радиусу, меньше, чем путь другого колеса той же оси, которое проходит по длинному (внешнему) радиусу. В результате этого, угловая скорость вращения внутреннего колёса должна быть меньше угловой скорости вращения внешнего колеса. В случае с не ведущим мостом, выполнить это условие достаточно просто, так как оба колеса могут не быть связанными друг с другом и вращаться независимо. Но если мост ведущий, то необходимо передавать крутящий момент одновременно на оба колеса (если передавать момент только на одно колесо, то возможность управления автомобилем по современным понятиям будет очень плохой). Однако, ввиду физики устройства, у планетарного механизма есть очень нехорошее свойство: он стремится передать полученный крутящий момент туда, куда легче. Например, если оба колеса моста имеют одинаковое сцепление с дорогой и усилие, необходимое для раскручивания каждого из колёс одинаковое, дифференциал будет распределять крутящий момент равномерно между колёсами. Но стоит только появится ощутимой разнице в сцеплении колёс с дорогой (например, одно колесо попало на лёд, а другое осталось на асфальте), как дифференциал тут же начнёт перераспределять момент на то колесо, усилие для раскрутки которого наименьшее (то есть на то, которое находится на льду). В полноприводных автомобилях дифференциалом обычно оборудованы два моста, а зачастую дифференциал можно обнаружить еще и между мостами (межосевой дифференциал). Таким образом, мы получаем схему трансмиссии, в которой присутствуют целых три дифференциала: два мостовых и один межосевой. Последний необходим для постоянного движения с полным приводом и передачей момента на все четыре колеса. Ведь в повороте колёса рулевого моста (обычно переднего) имеют совсем другие угловые скорости, нежели чем колёса заднего моста. Однако, это уже тема другого раздела. В данном разделе нас интересует дифференциал и его свойства. Возвращаясь к вышеописанному проблемному свойству планетарного механизма, интересно рассмотреть ситуацию, когда полноприводный автомобиль с межосевым дифференциалом одним из четырёх колёс попал на тот же лёд (или в скользкую яму). Что тогда произойдёт ? Дифференциал моста, колесо которого находится на льду, отдаст весь полученный крутящий момент на это колесо. Межосевой дифференциал, в свою очередь, тоже стремится передать крутящий момент туда, куда легче. Естественно, межосевому дифференциалу легче отдать момент на мост с прокручивающимся на льду колесом, нежели чем на мост, колёса которого имеют хорошее сцепление с дорогой и могут двигать автомобиль. Основной целью блокировки дифференциала является передача необходимого крутящего момента обоим его потребителям (полуосям или карданам). Существуют принципиально разные методы решения данной задачи.
Полная (100%-я) ручная блокировка. При таком типе блокировки, дифференциал фактически перестаёт выполнять свои функции и превращается в простую муфту, жестко связывающую полуоси (или карданы) между собой и передающую им одинаковый крутящий момент с одинаковой угловой скоростью. Для того, чтобы полностью заблокировать классический дифференциал, достаточно либо заблокировать возможность вращения сателлитов, либо жестко соединить между собой чашку дифференциала с одной из полуосей. Такая блокировка как правило реализована при помощи пневматического, электрического или гидравлического привода, управляемого водителем из салона автомобиля. Применяется как для мостовых, так и для межосевых дифференциалов. На картинке изображена схема блокировки компании ARB для мостового дифференциала, в которой блокируются сателлиты. Включать подобного рода блокировки можно только при полностью остановленном автомобиле. Пользоваться ими надо крайне аккуратно, так как усилия мотора вполне достаточно чтобы «сорвать» механизм блокировки или поломать полуось. Применять такие блокировки желательно только на небольших скоростях для передвижения по труднопроходимой местности, так как при их применении в мостах (особенно в рулевых), автомобиль очень сильно теряет в управляемости. Как правило, жесткими блокировками мостовых и межосевых дифференциалов оборудуются полноценные рамные внедорожники, такие как Toyota Land Cruiser, 4Runner (Hilux Surf), Mercedes G-Class и. Limited Slip Differentials — дифференциалы с ограниченным «проскальзыванием» (одной полуоси относительно другой).
Автоматическая блокировка с использованием вискомуфты в качестве «Slip Limiter».
В этом случае применяется блокировка одной из полуосей с чашкой дифференциала. Вискомуфта монтируется соосно полуоси таким образом, что один её привод жестко крепится к чашке дифференциала, а другой — к полуоси. При нормальном движении угловые скорости вращения чашки и полуоси одинаковые, либо незначительно отличаются (в повороте). Соответственно, рабочие плоскости вискомуфты имеют такое же небольшое расхождение в угловых скоростях и муфта остаётся разомкнутой. Как только одна из осей начинает получать ощутимо больший момент и более высокую угловую скорость вращения относительно другой, в вискомуфте появляется трение и она начинает блокироваться.
Кулачковые и зубчатые автоматические блокировки. Некоторые экземпляры просто отключают одну из полуосей в момент возникновения небольшой разницы скоростей. Именно поэтому, штатно такими блокировками оборудуются только дифференциалы военной и специальной техники (БТР и. т. п.) На картинках изображены (слева направо): кулачковая блокировка отечественного производства (БТР 60), Detroit Locker и Detroit E-Z Locker (компания Tractech).
Самоблокирующиеся дифференциалы. Устройство таких дифференциалов довольно простое и принципиально ни чем не отличается от устройства обычного открытого дифференциала.
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). Torque sensitive differentials. Это одна из самых интересных, эффективных, технологичных и практически применяемых форм блокировки дифференциалов. Принцип работы основан на свойстве гипоидной пары «расклиниваться». В связи с этим, основные (или все) зацепления в таких дифференциалах гипоидные (червячные, или в простонародье — винтовые). Разновидностей конструкций не так уж и много — можно выделить три основных типа. Первый тип производит компания Zexel Torsen. (T-1) Гипоидными парами являются шестерни ведущих полуосей и сателлиты. Как только дифференциал пытается отдать момент на одну из полуосей, то гипоидную пару этой полуоси начинает расклинивать и блокировать с чашкой дифференциала, что приводит к частичной блокировке дифференциала. Данная конструкция работает в самом большом диапазоне отношений крутящего момента — от 2.5/1 до 5.0/1, то есть является самой мощной в серии. Диапазон срабатывания регулируется углом наклона зубцов червяка. Автором второго типа является англичанин Rod Quaife. В данном случае, оси сателлитов параллельны полуосям. Сателлиты расположены в своеобразных карманах чашки дифференциала.
Третий тип производится компанией Zexel Torsen (Т-3) и используется в основном для межосевых дифференциалов.  Планетарная структура конструкции позволяет сместить номинальное распределение момента в пользу одной из осей. Например, используемый на 4Раннере 4-го поколения дифференциал Т-3 имеет номинальное распределение момента 40/60 в пользу задней оси. Соответственно, смещен и весь диапазон работы частичной блокировки: от (front/rear) 53/47 до 29/71. В целом, смещение номинального распределения момента между осями возможно в диапазоне от 65/35 до 35/65. Срабатывание частичной блокировки происходит при 20-30% разнице в передаваемых на оси моментах. Так же, подобная структура дифференциала делает его компактным, что в свою очередь, упрощает конструкцию и улучшает компоновку раздаточной коробки. Вышеописанные torque sensitive дифференциалы очень популярны в автоспорте. Более того, многие производители устанавливают такие дифференциалы на свои модели штатно, как в качестве межосевых, так и межколёсных дифференциалов. Например, Тойота устанавливает такие дифференциалы как на легковые автомобили (Supra, Celica, Rav4, Lexus IS300, RX300 и.  т. д), так и на внедорожники (4Runner / Hilux Surf, Land-Cruiser, Mega-Cruiser, Lexus GX470) и автобусы (Coaster Mini-Bus). Данные дифференциалы не требуют применения специальных присадок к маслу (в отличии от friction-based дифференциалов), однако лучше использовать качественное масло для нагруженных гипоидных передач.
Управление работой дифференциалов при помощи электронных систем контроля тормозных усилий (Traction Control и т. п.) В современном автомобилестроении применяется всё больше и больше электронных систем контроля за движением автомобиля. Уже редко можно встретить автомобили, не оснащенные системой ABS (не дающей колёсам заблокироваться при торможении). Более того, уже с конца 80-х годов прошлого века передовые производители стали комплектовать свои флагманские модели системами контроля тяги и сцепления колёс — Traction Control. Например, Тойота установила систему Traction Control на Lexus LS400 в 1989 (90) году.  Принцип работы такой системы прост: универсальные (так же обслуживают ABS) датчики вращения, установленные на контролируемых колёсах, фиксируют начало пробуксовки одного колеса оси относительно другого и система автоматически притормаживает забуксовавшее колесо, тем самым увеличивая на него нагрузку и вынуждая дифференциал отдать момент на колесо с хорошим сцеплением. При сильной пробуксовке, система так же может ограничивать подачу топлива в цилиндры. Работа такой системы очень эффективна, особенно на заднеприводных автомобилях. Как правило, при желании такую систему можно принудительно деактивировать кнопкой на приборной панели. Со временем, электронная система контроля тормозных усилий совершенствовалась и к ней добавлялись всё новые функции, работающие наряду с ABS и TRAC. (например управление разностью разблокировки рулевых колёс 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 колёсами (Mercedes ML, BMW X5). В случае, если внедорожник оснащен более серьёзными 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.Автор неизвестен. Просмотров: 98696 Дата: Среда, 24 Марта 2010 |
В первую очередь он служит для передачи момента от коробки передач к колёсам ведущего моста.
При жесткой же связи колёс ведущего моста и передачи момента на единую ось обоих колёс, автомобиль не мог бы нормально поворачивать, так как колеса, имея равную угловую скорость, стремились бы пройти один и тот же путь в повороте. Дифференциал позволяет решить эту проблему: он передаёт крутящий момент на раздельные оси обоих колёс (полуоси) через свой планетарный механизм с любым соотношением угловых скоростей вращения полуосей. В результате этого, автомобиль может нормально двигаться и управляться как на прямом пути, так и в повороте. 
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.
Межосевой дифференциал призван передавать крутящий момент от коробки передач к обоим ведущим мостам с разным соотношением угловых скоростей. Такая схема с тремя дифференциалами является одной из самых распространённых схем для постоянного полного привода (Full time 4WD).
В результате, весь крутящий момент от двигателя и коробки передач пойдёт на раскручивание единственного колеса, находящегося на льду. Остальные три колеса остановятся и не будут получать никакого крутящего момента от дифференциалов. Итог: из четырёх ведущих колёс осталось только одно, которое проскальзывает на льду — полноприводный автомобиль «застрял». Как же заставить дифференциалы передавать крутящий момент на колёса с более хорошим дорожным сцеплением ? Для этого были разработаны различные способы частичной и полной, ручной и автоматической блокировки дифференциалов, которые будут рассмотрены ниже.
т. п.
Причем, чем больше разница в скоростях, тем сильнее трение внутри вискомуфты и степень её блокировки. По мере увеличения степени блокировки вискомуфты и выравнивания угловых скоростей чашки и полуоси, трение внутри вискомуфты начинает падать, что ведёт к плавному размыканию вискомуфты и отключению блокировки. Данная схема применяется для межосевых дифференциалов, так как её конструкция слишком массивна для установки на мостовой редуктор. (Схема на картинке) Подобный механизм блокировки хорошо подходит для эксплуатации в условиях плохого дорожного покрытия, однако, в условиях настоящего бездорожья его способности далеко не выдающиеся: вискомуфта не справляется с постоянными сменами состояний сцепления мостов с грунтом, запаздывает при включении, перегревается и выходит из строя. Данный тип блокировки межосевого дифференциала можно встретить на «паркетных» внедорожниках: Toyota Rav4, Lexus RX300 и. т. п.
Между полуосями и чашкой дифференциала добавлены комплекты блоков фрикционных пластин (которые помечены на картинке справа красными точками). Именно поэтому, подобные дифференциалы часто именуют «friction based LSD». Когда дифференциал пытается перераспределить крутящий момент на одну из полуосей и начинает возникать разница в угловых скоростях полуосей и чашки, пластины под действием силы трения сдерживают возникновение этой разницы. Разумеется, когда величина крутящего момента превосходит силу трения пластин, всё вращение передаётся на более легко вращаемую полуось. Такие блокировки работают в сравнительно небольшом диапазоне отношения моментов.
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.
При этом каждая полуось имеет собственные сателлиты, которые парно связанны с сателлитами противоположной полуоси обычным прямозубым зацеплением. Следует отметить, что ось сателлита перпендикулярна полуоси. При нормальном движении и равенстве передаваемых на полуоси моментов, гипоидные пары «сателлит / ведущая шестерня» либо остановлены, либо проворачиваются, обеспечивая разницу угловых скоростей полуосей в повороте.
При этом парные сателлиты имеют не прямозубое зацепление, а образуют между собой еще одну гипоидную пару, которая расклиниваясь, так же участвует в процессе блокировки (на второй картинке). Подобное устройство имеет и дифференциал True Trac компании Tractech. Даже у нас в России появилось производство аналогичных дифференциалов под отечественные автомобили УАЗ и. т. д.Самые расхожие заблуждения о полном приводе — журнал За рулем
Оказывается, многие владельцы внедорожников понятия не имеют, что такое крутящий момент и в какой пропорции он делится между колесами. А еще не знают, как на самом деле устроен дифференциал.
ЗР помогает разобраться во всех нюансах полноприводной трансмиссии.
«Господь Бог вычисляет дифференциалы эмпирически».
Альберт Эйнштейн
Материалы по теме
Обилие комментариев к материалам о распределении моментов в трансмиссиях автомобилей, особенно полноприводных, и радует, и огорчает. Народ интересуется техникой — это хорошо. А вот постоянно ощущать влияние безграмотных блогерских стереотипов на массовое сознание — это обидно. Впрочем, подобное явление подметил еще изобретатель теории эволюции, причем задолго до интернетов. Мол, «уверенность чаще порождается невежеством, нежели знанием».
Что ж, попробуем пробежаться еще разок по основным болевым точкам в массовом сознании. Во всех ситуациях условно считаем, что трение и прочие потери отсутствуют как класс. Нагрузки на колеса — одинаковые. Продольная и поперечная развесовки — равномерные. Условия сцепления шин с покрытием — одинаковые, если иное не оговорено. Все дифференциалы — симметричного типа.
Момент, передаваемый двигателем на конкретный дифференциал, условно принимаем за 100 %. И прошу прощения у всех читателей, которые хорошо в этом разбираются безо всяких повторений.
Итак, вспоминаем основные заблуждения.
Крутящий момент на вывешенном колесе не может равняться нулю: за чей же счет оно вращается-то?
Материалы по теме
Если не разобраться в этом, то дальше можно не читать. Главная мысль проста: момента без сопротивления не бывает! Поэтому момент на валу двигателя, молотящего вхолостую, равен нулю: он не совершает никакой полезной работы. Точно так же на колесе, зависшем в воздухе, никакого момента нет. Конечно, можно порассуждать насчет сил трения и прочих негативных факторов, которые приходится преодолевать, но мы сразу уточнили, что подобные потери не принимаем во внимание.
Межколесные дифференциалы задают колесам равные угловые скорости.
Ничего подобного: дифференциал (от лат. differentia — разность, различие) — это механизм, обеспечивающий вращение ведущих колес именно с разными скоростями (например, в повороте).
Простенькие игрушечные автомобильчики зачастую плохо ездят по кругу именно потому, что в них нет дифференциалов, а потому колеса, проходящие разный путь, вынуждены проскальзывать или пробуксовывать. Дифференциал выравнивает не угловые скорости, а моменты. Если он делит крутящий момент поровну, его называют симметричным.
Если у Нивы (будь то Chevrolet Niva или Лада 4х4) одно колесо повисает в воздухе, то за счет остальных трех она спокойно поедет дальше, поскольку момент постоянно поступает на все четыре колеса. В данной ситуации на каждое из трех оставшихся колес придется при этом по 33,3% момента.
Выражение «момент поступает» не вполне корректное: напоминаем, что без сопротивления никакого момента на колесе быть не может. А Нива в данном случае не стронется с места, поскольку нулевой момент на зависшем колесе тут же отразится на всех остальных: межколесные и межосевой дифференциалы изначально делят его поровну — по 25% каждому. Чтобы ехать дальше, надо заблокировать межосевой дифференциал. В этом случае на оси с зависшим колесом момент останется нулевым, зато на другой оси на каждое колесо придется половина от усилий мотора.
Самый надежный тип привода…Самый надежный тип привода…
После блокировки дифференциала момент распределяется пополам.
Не после, а до блокировки! После блокировки распределение моментов определяется только реальной дорожной ситуацией. Скажем, после блокировки межколесного дифференциала моменты на колесах этой оси распределяются пропорционально нагрузке и силам сцепления, но никак не поровну.
Пока межосевой дифференциал не заблокирован, крутящий момент распределяется между осями поровну (если, конечно, дифференциал симметричный). Как только заблокировали, демократия заканчивается: теперь распределение момента по осям пойдет пропорционально реальной нагрузке.Пока межосевой дифференциал не заблокирован, крутящий момент распределяется между осями поровну (если, конечно, дифференциал симметричный). Как только заблокировали, демократия заканчивается: теперь распределение момента по осям пойдет пропорционально реальной нагрузке.
Если ось с заблокированным дифференциалом — аналог железнодорожной колесной пары, то и момент на обоих колесах всегда одинаковый! Ведь этот механизм уже представляет собой единое целое, а потому не может быть так, чтобы слева момент был, а справа куда-то пропал… В каком месте вала момент, передаваемый для нагруженного колеса, превращается в ноль для незагруженного? Этого же теоретически не может быть.
Материалы по теме
В том-то и дело, что может! Представьте себе, для упрощения, вместо заднего моста с заблокированным дифференциалом что-нибудь попроще — допустим, черенок от лопаты. Вообразите, что вы держите его посередке и при этом пытаетесь вращать вдоль продольной оси, то есть прикладываете момент. Пусть один конец черенка буравит асфальт, а второй находится в воздухе. Согласитесь, что конец черенка, который грызет асфальт, будет изнашиваться у вас на глазах, поскольку там есть сопротивление. А тот конец, что висит в воздухе, переживет всех: нет сопротивления — нет момента. Он останется свеженьким и чистеньким, хотя и вращается с той же скоростью, что и весь черенок. Точно так же себя ведет и ось с заблокированным межколесным дифференциалом.
AWD в сравнении с 4WD выдает меньший крутящий момент.
Тут даже спорить, в общем-то, не с чем. Чем определяется момент, мы повторяем в каждом втором абзаце. Можно лишь еще раз отметить, что обозначения такого рода в целом являются маркетинговыми, условными. По большей части в реальной жизни AWD — это «моноприводники», у которых есть возможность подключать вторую ведущую ось. А 4WD — это машины с постоянно подключенными осями с заданным изначально распределением момента между осями (например — 50 на 50, у которых есть возможность блокировать межосевой дифференциал). Кто из них что куда «выдает», в каждом случае нужно разбираться индивидуально, а не кивать на аббревиатуру.
Всем удачи на любых дорогах!
Что такое дифференциал и зачем он нужен
Дифференциал — механическое устройство, которое делит момент входного вала между выходными валами, называемыми полуосями. Непонятно? Попробуем разобраться.
Не путать с дифференциальными уравнениями: в нашем случае дифференциал — это важнейший элемент полноприводного автомобиля. В силу того что при прохождении поворота каждое из колес движется по собственной траектории, внешнее колесо проходит более длинную дугу, чем внутреннее. Таким образом, при вращении ведущих колес с одинаковой скоростью поворот возможен только с пробуксовкой, что негативно сказывается на управляемости, а также приводит к существенному износу шин. Для предотвращения этих негативных явлений и служит дифференциал. Момент от двигателя передается карданным валом через коническую зубчатую передачу на корпус дифференциала. Тот, в свою очередь, через независимые друг от друга шестерни (сателлиты) вращает полуоси. Таким образом, каждая из полуосей вращается с разной угловой скоростью, а каждое колесо свободно перемещается по своей траектории без проскальзывания. При этом суммарная скорость вращения остается постоянной. Помимо этого, дифференциал позволяет неразрывно передавать крутящий момент от двигателя на ведущие колеса, а в сочетании с главной передачей служит дополнительной понижающей передачей.
В трансмиссии автомобилей концерна VW для блокировки дифференциала используется муфта Haldex. Она представляет собой многодисковую муфту, работающую в масля- ной ванне. Пакет фрикционов сжимается рабочим поршнем гидравлической системы
Все бы хорошо, но тут появляется другая проблема — как только одно из ведущих колес попадает на скользкую поверхность или вывешивается в воздухе, весь момент по принципу наименьшего сопротивления отправляется к нему. Если все четыре ведущих колеса вдруг попадут на лед, то автомобиль через какое-то время остановится, и будет буксовать на месте. Чтобы этого не происходило, инженеры были вынуждены искать конструктивные решения для блокировки дифференциала.
Жестко или мягко?
Первые опыты широкого использования полного привода (в основном на армейских внедорожниках и вездеходах) привели к появлению системы жесткого механического блокирования дифференциала. Для этого автомобиль необходимо было остановить и с помощью специального механизма заблокировать шестерни дифференциала. В данном случае речь идет о повышении проходимости на бездорожье, где скорость передвижения низкая и вероятность повредить привод — минимальная. Как только автомобиль выбирался на нормальную дорогу, необходимо было отключить блокировку, иначе существенно возрастает нагрузка на полуоси и механизм блокировки, а также увеличивается износ всех элементов конструкции. Поэтому нужно было придумать, как автоматизировать этот процесс и сделать его более простым и адекватным для рядового автолюбителя.
Вискомуфта
Развитие химической промышленности, и, как следствие, появление дилатантных жидкостей, изменяющих свою вязкость, послужило основой для создания вискомуфты. Пионерами ее применения в конце 60-х годов прошлого века стали британские инженеры Тони Ролт и Дерек Гарднер. Конструкция вискомуфты проста, как все гениальное. Она состоит из набора близко расположенных друг к другу фрикционов, одна половина которых соединяется с валом межосевого дифференциала, а вторая наружными выступами — с цилиндрическим корпусом. При обычном движении скорость вращения передних и задних колес одинакова, поэтому перемешивание жидкости в муфте слабое, и она обладает хорошей текучестью. Но как только колеса одной из осей забуксовали, шестеренки межосевого дифференциала начинают раскручиваться, и связанные с ним фрикционы вискомуфты начинают быстро перемешивать силиконовую жидкость. Она твердеет, сжимая оба пакета фрикционов. В результате межосевой дифференциал частично или полностью блокируется.
Запатентовав свое изобретение, Тони Ролт создал собственную фирму, которая наладила выпуск вискомуфт для различных автомобильных фирм по обе стороны Атлантики. Первым массовым авто с полноприводной трансмиссией и межосевым дифференциалом с вискомуфтой стал AMC Eagle, который выпускался компанией American Motors c 1979 по 1988 год. В различных версиях эта модель разошлась тиражом около 200 тысяч экземпляров. Позже с активным развитием полноприводных трансмиссий вискомуфты нашли широкое применение в автомобилестроении. Но, как у любого другого устройства, у вискомуфты есть и свои недостатки — инерционность срабатывания, громоздкость и ограниченность по величине передаваемого момента.
Торсен и Халдекс
Вернемся вновь на полстолетия назад в далекий 1958-й год, когда американский инженер Вернон Глизман разработал и запатентовал механический самоблокирующийся дифференциал Dual-Drive Differential, который позже получил привычную сегодня торговую марку Torsen. Основная идея фактически зашифрована в названии, происходящем от сокращения двух английских слов, torque sensing, чувствительный к крутящему моменту. Механический самоблокирующийся дифференциал Torsen представляет собой оригинальное сочетание червячных пар и зубчатых колес. Блокировка у этого устройства происходит не от разности скоростей вращения валов, как в вискомуфте и других дифференциалах повышенного трения, а при изменении баланса крутящих моментов на валах. Как только момент на одном из валов увеличивается, червячные пары «заклинивают» зубчатые колеса, блокируя нужную шестерню дифференциала.
VW Touareg имеет два вида полного привода. В первом случае используется межосевой дифференциал Торсен и свободный дифференциал на задней оси, во втором — межосевой дифференциал с электронной блокировкой и понижающей передачей плюс блокировка дифференциала задней оси
Вторая конструкция, получившая сегодня широкое распространение, — электронно-управляемая фрикционная муфта, разработанная шведской фирмой Haldex. Она представляет собой многодисковое сцепление, работающее в масле. Как только появляется незначительная разница в скоростях вращения двух валов, с помощью гидравлики диски сцепления замыкаются. Электронный блок управления следит за многочисленными данными от датчиков, и, как только пробуксовка прекращается, давление в системе падает, и диски разжимаются. Среди главных достоинств муфты Haldex — практически мгновенное срабатывание, а также возможность менять характеристики с помощью перенастройки блока управления.
Виды дифференциалов | Справочная информация
Дифференциал является частью трансмиссии – системы, которая связывает мотор с ведущими колесами автомобиля. Этот механизм участвует в передаче вращательных усилий (крутящего момента) от двигателя к колесам, но главная его функция состоит в том, что он обеспечивает вращение колес при повороте авто с различной угловой скоростью.
В отсутствие дифференциала колеса автомобиля при прохождении поворота вращаются с одной и той же скоростью, что приводит к пробуксовке колеса, которое перемещается по большему внешнему диаметру поворотной дуги. Такой эффект крайне отрицательно сказывается на управляемости авто и приводит к быстрому износу покрышек.
В современном автомобилестроении используется три варианта размещения дифференциальной коробки в блоке трансмиссии:
- в авто с ведущими задними колесами (задним приводом) — в зоне задней оси;
- в машинах с передним приводом — непосредственно в самой коробке перемены передач;
- в полноприводных автомобилях (4WD) дифференциальное устройство может располагаться как в самой раздаточной коробке, так и в зонах обоих осей.
Устройство дифференциала
Базой конструкции дифференциального устройства является планетарный редуктор. В зависимости от того, какие зубчатые шестерни (передачи) используются для вращения колес, дифференциал делится на три разных вида:
- конический;
- цилиндрический;
- червячный.
Наибольшее распространение получила коническая зубчатая передача и, соответственно, конический дифференциал. Он традиционно монтируется между двух осей автомобилей с полным приводом, а не между колесами, как это возможно с иными видами.
Основные элементы конструкции одинаковы у всех типов дифференциалов, поэтому рассмотрим строение узла на примере конического механизма.
Дифференциальный механизм конического типа состоит из следующих элементов:
- планетарный редуктор;
- шестерни с сателлитами;
- корпус устройства.
На профессиональном сленге инженеров автомобилестроения и специалистов сервисных центров корпус дифференциального устройства называется «чашкой». Его основное назначение — принять вращательные усилия двигателя и передать их через сателлиты на шестерни. К поверхности чашки прикреплена ведомая шестерня ведущей передачи, а внутри чашки смонтированы оси, на которых перемещаются сателлиты. Собственно говоря, именно они и выполняют сцепление чашки (корпуса) и шестеренок. В легковых транспортных средствах традиционно применяется всего одна пара сателлитов, в грузовых — две, так как требуется передавать особенно высокий крутящий момент.
Получив энергию от сателлитов, шестерни начинают движение по оси и передают тот же крутящий момент без изменений на ведущую пару колес. В результате транспортное средство приходит в движение.
Шестерни, расположенные на осях, могут иметь равное или разное количество зубцов (шлицев). Если число зубцов равное, то шестерня образует симметричный дифференциал – крутящий момент распределяется по осям в равных соотношениях. Если же количество зубьев не равное, то происходит несимметричная раздача энергии на колеса, что обеспечивает повышенную проходимость в сложных дорожных условиях.
Функциональность дифференциального устройства
Симметричный дифференциал может функционировать в одном из трех доступных режимов.
Основной режим — это езда в направлении «прямо». В данном режиме колеса встречают одинаковую силу дорожного сопротивления и, соответственно, получают одинаковый крутящий момент.
При вхождении в поворот режим работы дифференциала изменяется. Даже незначительный поворот влево или вправо ведет к тому, что внутреннее колесо испытывает большее сопротивление, нежели внешнее. Чтобы сгладить этот дефект, внутренняя шестеренка замедляет свой ход и, тем самым, заставляет сателлиты двигаться в другом направлении, что увеличит амплитуду вращения наружной полуосевой шестерни. Из-за этого изменяется угловая скорость вращения двух ведущих колес, за счет чего осуществляется плавное вхождение в поворот
Третий режим в работе дифференциального устройства включается при езде по льду или иной скользящей поверхности. Одно из ведущих колес начинает испытывать сопротивление, а второе — нет. Дифференциал в таких случаях заставляет двигаться проскальзывающее колесо с максимальной скоростью, а на второе колесо подача крутящего момента приостанавливается. После прохождения препятствия требуется уравнять подачу энергии на колесную пару, для чего может потребоваться блокировка дифференциала.
Как отмечают специалисты в ГК Favorit Motors, сегодня крупные европейские и американские автопроизводители используют собственные разработки в области дифференциалов. Например, предлагаемые модели автомобилей Cadillac (система Controlled), Chevrolet (дифференциал Positraction) и Ford (механизмы Equa-Lock и Traction-Lok) применяют в трансмиссии исключительно свои модели распределяющих механизмов.
Подборка б/у автомобилей CadillacВиды современных дифференциалов
Это одно из самых конструктивно простых устройств, которое составлено из планетарного редукторного механизма (в плоском исполнении) и схемы со сдвоенными сателлитами, которые при работе сцепляются между собой. Используется косозубое сцепление, которое под большой нагрузкой выдает осевые мощности и передает их на пары сателлитов. Благодаря дополнительному вращению нужного ряда сателлитов при поворотах или пробуксовке на скользкой поверхности удается достигнуть торможения одного колеса и придать энергию другому.
Дифференциал Quaife подразумевает использование сразу пяти пар сателлитов для максимальной надежности сцепления косых зубьев между собой. Это, с одной стороны, позволяет эффективно использовать механизм в самых сложных дорожных условиях. А, с другой стороны, говорит о том, что со временем будет наблюдаться обширный износ всей конструкции в целом.
Тип дифференциального механизма Quaife был запатентован еще в 1965 году. Сегодня он преимущественно используется в гоночных или спортивных автомобилях, а также некоторых моделях переднеприводных машин.
Это довольно старый вид червячного дифференциального устройства, он был изобретен еще в 1950-х годах. На сегодняшний день автопроизводители используют 3 усовершенствованных разновидности дифференциала Torsen, однако все они имеют примерно одинаковый принцип работы. Шестерни, которые расположены на ведущих полуосях, образуют так называемую червячную пару с сателлитами. При этом, что существенно, на каждой полуоси располагаются свои сателлиты, которые парами сцепляются в некоторых положениях с сателлитами другой полуоси.
При движении вперед по прямой червячные пары находятся в остановленном положении, а при движении в повороте они проворачиваются. Очередной проворот по оси обеспечивает изменение угла колеса при поворотах и разворотах. Дифференциал Torsen считается самым мощным и износостойким, он работает при максимальной нагрузке и соотношениях крутящего момента.
- Механизм с дисковой блокировкой
Этот вид дифференциального устройства состоит из симметричного планетарного редукторного механизма, который закреплен на шестеренках конической формы. Шестерни имеют две маленькие муфты той же формы и два диска. Частично диски могут цепляться за саму чашку дифференциала, а частично — соприкасаться со сцеплением, которое работает при воздействии ведомой шестеренки.
Суть блокировки дифференциала заключается в том, что при возрастании механической силы на шестерни появляются вторичные осевые мощности. Дополнительные силы стремятся разъединить стыки между шестернями. В тот момент, когда им это удается, выравнивается скорость каждого из колес в связи с тем, что угловые скорости приобретают одно и то же значение.
Дифференциал с дисковой блокировкой появился еще в конце 1930-х годов, однако после значительной модернизации используется и сегодня — обычно на внедорожниках и спорткарах.
- Дифференциал кулачкового типа
Кулачковый дифференциал может иметь 2 варианта исполнения. Первый подразумевает расположение кулачковой муфты между двумя ведомыми шестеренками. В кулачковом механизме второго типа зубчатых колес нет в принципе – водилом здесь является сепараторное кольца, а функцию сателлитов выполняют «сухари» (специальные клинья). Ведомыми шестернями в этом случае являются кулачковые диски.
Принцип конструкции кулачкового дифференциала второго типа понятен из нижеприведенной схемы, где 1 – это корпус, 2 – обойма, 3 –сухарь, 4 и 5 – полуосевые звездочки. «Сухари» могут располагаться горизонтально (рисунок а) или радиально (рисунок б)
Суть блокировки дифференциального устройства заключается в том, что как только начинает наблюдаться разница между скоростными углами, кулачковая муфта (или кулачковые диски — во втором варианте исполнения) сразу же блокируют дифференциал.
Начальные разработки такого типа механизмов появились в 1940-х годах. В легковых транспортных средствах такой тип дифференциалов сегодня практически не используется. Основная сфера применения кулачкового типа — в военном автомобилестроении.
- Вискомуфта (вязкостная муфта)
Дифференциал конструктивно имеет на одной из ведущих полуосей емкость, наполненную вязкой жидкостью. В ней находятся 2 дисковых блока, первый из которых соединен с ротором, а второй — с другой полуосевой. Соответственно, чем больше будет разница в наборе скорости между колесами, тем больше будет становиться разница и в скорости движениях блоков дисков. Из-за вращения вязкость жидкости увеличивается.
Это самая простая и в то же время бюджетная конструкция дифференциального устройства. По оценкам специалистов ГК Favorit Motors устройство преимущественно устанавливается на городские паркетники, так как в условиях бездорожья вискомуфта не может обеспечить требуемую управляемость и проходимость.
Два типа принудительной блокировки дифференциала
В современных транспортных средствах используется как ручной, так электронный вариант блокировки дифференциала. У каждого из них есть свои преимущества. Ручная блокировка дифференциального механизма осуществляется непосредственно из салона авто. По команде водителя ступорятся вращающиеся шестерни и колеса начинают двигаться в одном темпе.
Такой тип применим перед преодолением разного рода дорожных препятствий в виде глубокого снега, грязи, ям или горок. После прохождения сложных участков можно проводить разблокировку. Традиционно ручная блокировка дифференциального устройства применяется на вездеходных транспортных средствах и внедорожниках.
Если автомобиль снабжен новой системой TRC, то автоматика сама производит электронную блокировку. В том случае, если одно из ведущих колес начинает буксовать, то оно будет слегка подтормаживаться тормозом авто. Удобство такого типа неоспоримо, однако не всегда блокировка будет включаться в нужный момент.
Вне зависимости от того, какой именно тип дифференциального устройства установлен на вашем автомобиле, специалисты ГК Favorit Motors могут предложить диагностику и обслуживание машины с учетом конструктивных особенностей механизма блокировки. Грамотный подход сочетается с опытностью мастеров, а стоимость профессиональных услуг считается одной из самых привлекательных по Москве.
Самые распространенные симптомы неисправности дифференциала – повышенная шумность, посторонний стук и удары, появление подтеков масла. Мастера автосервиса Favorit Motors отмечают, что важно незамедлительно обратиться в техцентр, чтобы устранить проблемы в работе устройства и избежать его дальнейшего разрушения. Какой бы сложной ни была неисправность, мастера сервисного центра Favorit Motors обладают всем необходимым диагностическим оборудованием и огромным опытом работы, что позволяет быстро и качественно устранить поломку. Сотрудники регулярно проходят переобучение в учебных центрах автопроизводителей, что позволяет им выполнять ремонтно-восстановительные работы любой сложности.
Блокировка дифференциала | SUPROTEC | СУПРОТЕК
В зависимости от количества ведущих мостов, которыми оборудована конкретная модель транспортного средств, механизм дифференциала может быть установлен между колесами (межколесный дифференциал), а также между осями автомобиля.
Одним из важнейших узлов трансмиссии автомобиля, который до сих пор продолжает совершенствоваться конструкторами всех ведущих автопроизводителей мира и независимыми разработчиками, является дифференциал. Этот механизм, непосредственно связанный с полуосями колес ведущего моста, «отвечает» за передачу на них крутящего момента. Еще одной, не менее важной функцией дифференциала, является обеспечение возможности несинхронного вращения ведущих колес, вынужденных проходить различный путь при преодолении поворотов и движении по нервной дороге.
Недостатки свободного дифференциала и простейших систем жесткой блокировки
В зависимости от количества ведущих мостов, которыми оборудована конкретная модель транспортного средств, механизм дифференциала может быть установлен между колесами (межколесный дифференциал), а также между осями автомобиля. Как, например, во многих моделях внедорожников с полным приводом. В таких случаях данный механизм называют межосевым дифференциалом. Несмотря на отработанную до мелочей конструкцию классического «свободного» дифференциала, это устройство имеет один, но очень существенный недостаток.
Проскальзывающее в грязи или на льду колесо ведущей оси практически полностью отбирает крутящий момент у другого колеса, которое останавливается и уже не может обеспечить продвижение автомобиля вперед или назад, несмотря на уверенное сцепление с дорогой. Кроме того, владельцам внедорожников, увлекающихся поездками по экстремальному бездорожью, хорошо знакома ситуация, когда во время преодоления сложных препятствий одно из колес остается на вису, полностью принимая на себя крутящий момент двигателя.
К счастью, в распоряжении водителя практически каждого, даже основательно подержанного джипа имеется кнопка блокировки межколесного дифференциала. Устройства принудительного торможения осевого вращения шестерен — сателлитов, связывающих ведомую шестерню моста с полуосями, впервые появились на внедорожниках иностранного производства более 50 лет назад. Однако дифференциалы с возможностью ручного включения жесткой взаимной блокировки ведущих колес также не лишены недостатков.
Вынужденно вращаясь с одинаковыми скоростями, колеса ведущего моста способны сдвинуть с места автомобиль, буксующий одной стороной на льду или вязкой грязной дороге. Но, если водитель вовремя не отключит данную функцию, во время движения жесткая принудительная блокировка дифференциала резко ухудшает управляемость, приводит к ускоренному износу резины, является причиной систематических перегрузок и вероятного выхода из строя важнейших узлов трансмиссии. В более современных технических реализациях устройств блокировки данную проблему удалось устранить.
Блокируемый дифференциал можно установить на любой автомобиль
Усилиями конструкторов и энтузиастов из многих стран в последнее десятилетие были созданы более совершенные – как принудительные, так и автоматически активирующиеся системы распределения крутящего момента между полуосями ведущего моста. Современные конструкции блокировки дифференциала позволяют обеспечить стабильную проходимость и управляемость транспортного средства даже в самых сложных дорожных ситуациях. Теперь множество моделей автомобилей, в частности – внедорожники, оснащаются дифференциалом с механизмом блокировки изначально, в процессе сборки.
Обычно блокировка заднего дифференциала присутствует практически в любом транспортном средстве с задним приводом, рассчитанным на эксплуатацию в условиях бездорожья или регионах с длительной зимой и заснеженными, обледеневшими дорогами. Для улучшения эксплуатационных характеристик некоторых автомобилей повышенной проходимости с двумя ведущими мостами предусматривается также ручная или автоматическая блокировка межосевого дифференциала – обязательного элемента конструкции всех подобных машин.
Машины, ведущий мост которых не был оборудован подобной системой на заводе, можно доработать. Для этого различные производители предлагают совместимые узлы, предназначенные для замены штатного дифференциала. На многих станциях технического обслуживания можно модернизировать задний или передний мост не только любой из популярных иномарок, но и установить блокировку дифференциала на Ниву, ВАЗ, УАЗ, Газель, и другие образцы продукции отечественного автопрома.
Подобно любым другим техническим решениям, всем существующим конструкциям блокировки присущи определенные преимущества и недостатки. Перед тем, как приступить к модернизации трансмиссии имеющегося у вас транспортного средства, полезно изучить свойства и характеристики всех предлагаемых производителями решений. Знание технических нюансов устройства дифференциала современного автомобиля поможет точно оценить перспективы предлагаемого решения блокировки и сделать правильный выбор.
Типы конструкций
Все существующие на настоящий момент системы взаимной блокировки полуосей и мостов автомобилей можно свести к двум основным типам конструкций:
● Дифференциалам на основе полной жесткой блокировки. Специалисты называю данную группу механизмов «локерами» (заимствованный иностранный термин, происходящий от английского слова «замок» — Locker). Недостатки подобных систем мы уже обсудили.
● Дифференциалам повышенного трения, иначе именуемым «дифференциалами с ограниченным проскальзыванием» (английский вариант названия — Limited Slip Differencial).
По типу активации различают системы «ручной» принудительной блокировки дифференциала и, а также самоблокирующиеся конструкции, которые способны полностью в автоматическом режиме включать, регулировать или отключать взаимную фиксацию полуосей ведущих колес в зависимости от дорожных условий.
Конструктивные особенности
Все существующие технические решения блокировки с ручным способом включения, позволяющие принудительно обеспечить одинаковую скорость вращения колес ведущего моста, связаны с торможением осевого вращения шестерен сателлитов. Данная функция в современных автомобилях реализована посредством кнопки электронной блокировки дифференциала, связанной с обмоткой, приводящей в действие толкатель и стопорную пластину, блокирующую вращение сателлитов.
Учитывая повышенную нагрузку на трансмиссию, больший расход топлива и ускоренный износ резины при длительной эксплуатации автомобиля с включенной жесткой блокировкой, некоторые варианты конструкций предусматривают автоматическую разблокировку дифференциала при наборе автомобилем определенной скорости. В настоящее время в торговле представлено множество вариантов «жесткой» блокировки дифференциала на УАЗ и Ниву, которые при правильном использовании способны существенно улучшить ходовые возможности автомобиля при езде по бездорожью.
Самоблокирующиеся дифференциалы лишены недостатков, присущих механизмам принудительного включения и отключения. В основе большинства известных и широко применяющихся систем данного типа лежат четыре конструктивных решения:
● Дисковый механизм блокировки на основе одной или двух фрикционных муфт. Чаще используются механизмы с двумя муфтами, которые требуют заливки в мост особого трансмиссионного масла или применения специальных присадок. |
● Вязкостная система с использованием вискомуфты, состоящей из группы ведомых и ведущих дисков. |
● Винтовой механизм блокировки — долговечная система с минимальным износом. |
● Кулачковая система блокировки, которая не нуждается в использовании специальных масел и характеризуется длительным сроком службы. |
Существуют и другие конструкции самоблокирующихся дифференциалов, многие из которых созданы российскими инженерами – механиками. Каждый желающий может подыскать надежную, функциональную и оптимальную по затратам на приобретение и установку систему блокировки, разработанную для конкретной модели автомобиля, или воспользоваться одной из универсальных конструкций.
Ограничений нет! Сегодня можно без особых проблем подобрать и установить блокировку дифференциала на ВАЗ любой модели, включая даже самые первые выпуски, либо усовершенствовать и сделать еще более проходимым достаточно «свежий» внедорожник.
Как правильно использовать блокировку дифференциала — 4SITE 4×4 Tires
Блокировка дифференциала (блокировка дифференциала) может придать вашему автомобилю необходимый импульс, когда он попадает в сложную бездорожье. Знание того, как и когда использовать блокировку дифференциала, позволит вам с легкостью преодолевать труднопроходимую местность, помогая получить больше от вашего внедорожника.
Прочтите, чтобы узнать, что такое блокировка дифференциала, почему это важно и как использовать блокировку дифференциала во время вождения.
Что такое Diff Lock?
Четыре колеса вашего 4X4 должны иметь возможность двигаться с разной скоростью, чтобы ваш автомобиль мог эффективно поворачивать повороты.Таким образом, все ведущие оси — передняя и задняя в полноприводном автомобиле — имеют дифференциал. Этот дифференциал направляет мощность на колесо, которое легче всего вращать, обеспечивая разную мощность для каждого колеса в соответствии с его потребностями.
Автомобили имеют только один дифференциал, но автомобили 4X4 могут иметь до трех дифференциалов — переднего, центрального и заднего.
Блокировка дифференциала удерживает этот дифференциал на месте, заставляя все колеса оси двигаться с одинаковой скоростью. Это обеспечивает равную мощность на всех колесах, что необходимо при движении по труднопроходимой местности.
Почему ваша блокировка дифференциала так важна?
Блокировка дифференциала заставляет все колеса вращаться с одинаковой скоростью независимо от тяги. Это полезно, если вы столкнулись с труднопроходимой местностью, и одно или несколько колес отрываются от земли, поскольку полная мощность остается на других колесах, гарантируя, что вы все еще движетесь в направлении движения.
Например, вы едете по каменистой местности, и одно из ваших колес отрывается от земли. Это может быть колесо, которое обладает наибольшей движущей силой, в результате чего три других колеса изо всех сил пытаются набрать достаточно тяги, чтобы толкнуть автомобиль вперед.Блокировка дифференциала обеспечивает передачу максимальной мощности на все колеса, обеспечивая столь необходимый импульс вашему движению вперед.
Таким образом, блокировка дифференциала обеспечивает противобуксовочную систему и является ключевым компонентом предотвращения пробуксовки колес, что может спасти жизнь в сложных условиях вождения, таких как снег или лед.
Как использовать блокировку дифференциала при вождении
Во-первых, блокировку дифференциала не следует включать при движении по дороге, если только погодные условия, такие как снег или лед, не требуют дополнительной тяги.Используйте блокировку дифференциала, когда хотите съехать по бездорожью, для езды по труднопроходимой местности, такой как грязь, гравий, грязь или снег. Вам нужно будет включить блокировку дифференциала только тогда, когда вам понадобится дополнительное сцепление, поэтому вы можете использовать его только в течение нескольких минут в каждом приключении по бездорожью.
Есть два типа блокировки дифференциалов — автоматическая и ручная.
Автоматическая блокировка дифференциала срабатывает автоматически при потере сцепления. Блокировка дифференциала отключится, как только будет восстановлено сцепление с дорогой.Некоторые дифференциалы с автоматической блокировкой отключаются только тогда, когда одно колесо начинает вращаться быстрее, чем другие.
Ручная блокировка дифференциала позволяет водителю управлять автомобилем, позволяя ему решать, когда и требуется ли дополнительное тяговое усилие. Существуют различные типы ручных блокировок дифференциала, большинство из которых включаются переключателем на приборной панели или рычагом переключения передач. Они работают либо со сжатым воздухом, либо с электромагнитом, либо с тросом.
Когда ваш дифференциал заблокирован, ваш автомобиль будет двигаться по прямой, что затрудняет повороты.Прислушивайтесь к своему автомобилю и не подвергайте его чрезмерной нагрузке, иначе вы можете серьезно повредить оси.
Энтузиасты бездорожья расходятся во мнениях относительно того, какая из трех возможных блокировок дифференциала (передняя, задняя или центральная) работает лучше всего, и хотя задний дифференциал с блокировкой кажется предпочтительным, вы найдете свою собственную систему, когда будете выходить на гусеницы. .
После того, как вы освоите блокировку дифференциала, движение по бездорожью станет намного более увлекательным, так как вы сможете преодолевать более сложные трассы и труднопроходимую местность.
Шины 4×4 Оставайтесь в безопасности при выезде на бездорожье. Мы рекомендуем всегда иметь при себе запасное колесо и шину, чтобы быть наготове в случае разрыва или прокола. Узнайте больше о нашем ассортименте шин и дисков для 4×4 и узнайте, как легко заказать через Интернет с 4SITE 4X4 Tyres.
Вернуться в блог
Вот как работает межосевой дифференциал World Rally Car.
Центральным дифференциалом является центральный дифференциал, который сохранился от славной эпохи раллийных гонок Группы B.С его помощью гоночные звери, такие как Audi, Peugeot, Ford и Lancia, боролись за превосходство полноприводных автомобилей на величайших этапах ралли мира.
Потребность в нескольких дифференциалах существует и по сей день, и именно эти механические и электрические биты позволяют водителю WRC правильно вести свой автомобиль в повороте. Вот как происходит волшебство межосевого дифференциала.
Задний дифференциал находится между задними колесами. Он находится в хвостовой части карданного вала.Впереди у вас есть передний дифференциал, который, как и задний блок, измеряет мощность и крутящий момент слева направо и наоборот. Сразу за передним дифференциалом установлен межосевой дифференциал, который использует механические и электронные сигналы для надлежащего распределения мощности.
Когда машина пытается добиться максимального сцепления с дорогой, ей необходимо, чтобы все четыре колеса передавали мощность на землю на совершенно разных уровнях. Центральный дифференциал считывает данные о дроссельной заслонке и угле поворота, чтобы увидеть, что он должен делать.В этом случае угол поворота минимален, поскольку автомобиль едет прямо, а дроссельная заслонка плоская, поэтому межосевой дифференциал заблокирован, чтобы обеспечить надлежащее распределение мощности.
При приближении к повороту центральный дифференциал блокируется, но когда водитель начинает тормозить и поворачивать, он начинает открываться. Это позволяет автомобилю легче поворачивать, так как полностью заблокированный автомобиль будет сталкиваться с заеданием, когда колесо поворачивается с большим углом поворота. Пройдя вершину поворота, водитель начнет ослаблять угол, одновременно добавляя мощность с помощью дроссельной заслонки.Межосевой дифференциал «узнает», что происходит, и начнет снова блокироваться.
Каким бы разным ни был центральный дифференциал во время гонки, передний и задний также могут быть разными. Водитель может предпочесть мягкий передний дифференциал, а не жесткий передний дифференциал. Это позволяет упростить поворот на носу автомобиля, но при выходе из поворота возникнет дефицит сцепления.
Это баланс, который учитывает навыки и потребности водителя, а также рельеф местности.
Блокирующие дифференциалы vs.Разблокированные дифференциалы
Когда дело доходит до сцепления с дорогой на бездорожье, дифференциалы играют ключевую роль. По сравнению со стандартным или открытым дифференциалом блокируемый дифференциал (также известный как блокировка дифференциала, блокировка или блокировка дифференциала) улучшает тягу. Они распространены в полноприводных (4WD) автомобилях.
Блокировка дифференциала ограничивает вращение двух колес на оси с одинаковой скоростью. По сути, он соединяет их вместе как единый вал. Оба колеса затем поворачиваются вместе, независимо от имеющейся тяги.С заблокированным дифференциалом каждое колесо может прилагать столько вращающего усилия, сколько позволяет тяга. Это означает, что крутящие моменты с каждой стороны будут неравны, но имеют равные скорости вращения.
Разблокированные дифференциалы
Разблокированный, стандартный или открытый дифференциал означает, что каждое колесо может вращаться с разной скоростью. Это происходит при повороте и предотвращает истирание шин. Открытый дифференциал обеспечивает одинаковый крутящий момент на каждое колесо за одно действие. Несмотря на то, что колеса могут вращаться с разной скоростью с этим типом дифференциала, они получают одинаковую силу для вращения, даже если одно неподвижно, а другое движется.
Автомобили со стандартным полным приводом, также известные как полноприводные, имеют три дифференциала. По одному дифференциалу на каждой из двух осей, а центральный дифференциал (известный как раздаточная коробка) находится между передней и задней осями.
Транспортные средства с заблокированным дифференциалом могут иметь большее преимущество, когда дело касается тяги, по сравнению с транспортными средствами со стандартным или открытым дифференциалом, но только тогда, когда тяга под каждым колесом разная. Если вы серьезно относитесь к водителю бездорожья, у вашего автомобиля, вероятно, есть блокируемый дифференциал.
Типы блокировок дифференциалов
Различают три основных типа блокировки дифференциалов:
- Автоматический замок блокирует и разблокирует автоматически; водителю не нужно ничего делать. Это гарантирует, что на оба колеса всегда поступает нужное количество мощности независимо от тяги. Затем они разблокируются, когда одно колесо должно вращаться быстрее при повороте. В состоянии покоя положение заблокировано. Этот тип дифференциала увеличивает износ шин.
- Блокировка с возможностью выбора позволяет водителю управлять переключением дифференциала между режимами блокировки и разблокировки. Он может использовать пневматику (сжатый воздух), электронные соленоиды (электромагнетизм) или тросовый механизм. Они сложнее и дороже автоматических замков. Этот тип позволяет дифференциалу работать в открытом режиме для лучшей управляемости и маневренности, но есть и другие детали, которые могут выйти из строя.
- Катушки — это устройства, соединяющие оси, которые не используются в большинстве потребительских автомобилей, а используются только в автомобилях, ведущих конкурентоспособные виды спорта.
Может показаться, что блокировка дифференциалов — лучший вариант, но у них есть некоторые недостатки. Шины изнашиваются сильнее, потому что они не работают так плавно, как стандартные или открытые дифференциалы, и могут издавать стук или щелчки во время блокировки и разблокировки. Однако если вы внедорожник, они могут быть именно тем, что вам нужно.
Стопорный штифт центрального дифференциала 7 Mod
Дэн Бьюзи и Спенсер Биби
Эта модификация не имеет ничего общего с ЦЕНТРАЛЬНЫМ ПЕРЕКЛЮЧАТЕЛЕМ БЛОКИРОВКИ ДИФФЕРЕНЦИАЛА (CDL) напрямую.Вам нужно сделать , а не , если вы просто установите переключатель CDL. Цель этого мода — переопределить поведение автомобиля по умолчанию, при котором автоматически блокирует центральный дифференциал в низком диапазоне.
Однако, если вы сделаете этот мод, вам понадобится переключатель CDL, иначе вы никогда не сможете заблокировать центральный дифференциал.
Снимите неработающую педаль и левую пластину переднего порога.
На левой панели вы найдете Серебряный металлический ящик.Это ЭБУ АБС.
Удалите его, и позади вы найдете черное пластиковое реле размером с пачку сигарет. На нем написано «реле управления коробкой передач». Это то, что вам нужно. EWD называет это «реле блокировки центрального дифференциала», то же самое.
Отсоедините от него жгут проводов, возьмите клеммник и снимите черный провод с синим индикатором с контакта №7.
Изолируйте неизолированный вывод, а затем положите все остальное на место.
Если у вас отключен 4-позиционный переключатель нижнего положения на раздаточной коробке, залезьте под него и снова подключите его.
Вы только что прервали сигнал от раздаточной коробки, который сообщает ЭБУ блокировки, что вы перешли в нижний диапазон, но вы все еще отправляете сигнал в ЭБУ коробки передач, сообщая ему, что вы НАХОДИТЕСЬ в нижнем диапазоне. Следовательно, коробка передач будет переключаться в правильном режиме низкого диапазона. Кроме того, теперь у вас есть настоящее ручное управление блокировкой центрального дифференциала.Он блокируется только тогда, когда вы указываете ему, независимо от выбора диапазона передачи.
Как использовать блокировку полного привода на Toyota Rav4 и Highlander | Toyota of Dallas Новости и информация
Приобрести новый Toyota AWD инвентарь
Как компания с репутацией производителя надежных и долговечных автомобилей, Toyota также известна своими инновациями, технологиями и производительностью. Многие из их надежных внедорожников, такие как RAV4 и Highlander, хорошо используют технологию полного привода.Обычный полный привод автоматически срабатывает и при необходимости переключает мощность на соответствующие колеса. Это обеспечивает автомобилю отличное сцепление с дорогой, что означает превосходную управляемость даже в ненастную погоду и на скользком асфальте.
Замок полного привода Toyota
И Rav4, и Highlander оснащены блокировкой полного привода. Функция блокировки предназначена не для повседневного вождения, а для определенных ситуаций. Его следует включать только при движении на более медленных скоростях ниже 25 миль в час.Нормальный полный привод передает больше мощности на колесо или колеса, которые пробуксовывают. Это отлично подходит для езды по скользкому асфальту. Однако, если вы застряли в грязи или едете по пересеченной местности, это не идеально. В такие моменты следует использовать функцию блокировки. Он обеспечивает равномерное распределение мощности между передними и задними колесами при одновременной блокировке межосевого дифференциала. Это обеспечит хороший контакт хотя бы одного колеса и поможет вашему автомобилю выйти из сложных ситуаций. Этот режим также хорош для медленного передвижения по пересеченной местности.
Работа с функцией блокировки полного привода
Символ шасси на кнопке обозначает элемент управления AWD Lock. Его расположение зависит от того, какой у вас автомобиль, но обычно его можно найти слева от рулевого колеса в нижней половине приборной панели. При включении и работе рядом с комбинацией приборов загорается световой индикатор. Режим блокировки можно выключить, нажав кнопку еще раз. Он также отключается при включении тормозов или при движении со скоростью более 25 миль в час.
Если у вас есть какие-либо дополнительные вопросы или проблемы, связанные с функцией блокировки полного привода Toyota RAV4 или Highlander, свяжитесь с нами.
Amazon.com: Ch5x4 Кулисный переключатель, центральный символ блокировки дифференциала
В настоящее время недоступен.
Мы не знаем, когда и появится ли этот товар в наличии.
- Убедитесь, что это подходит введя номер вашей модели.
- Однополюсный однопозиционный переключатель ВКЛ / ВЫКЛ.
- Два светодиода в переключателе. Верхний светодиод горит только тогда, когда переключатель включен. Нижний светодиод независимый. Оба светодиода имеют отдельные заземления.
- Черный рокер с твердым покрытием. Такой же размер, как у переключателей Carling и ARB.
- Номинальный 16А 12В.
- Схема подключения поставляется с переключателем.
Полноприводные и полноприводные: узнайте разницу
Полный привод был синонимом кефали для бездорожья в сознании большинства потребителей.Однако, как и многие достойные шума спецификации, первоначально разработанные для энтузиастов и профессионалов, некоторые варианты общего принципа вскоре были внедрены производителями в автомобили всех мастей. Жестокие приверженцы смены режима все еще ругаются из-за высоких парней в сумерках, но нельзя отрицать, что новое поколение устойчивых автомобилей с лучшей управляемостью в сложных условиях принесло пользу водителям во всем мире.
Сегодня, чтобы найти идеальное соответствие между способностями вождения, расходом топлива и ценой, в первую очередь требуется честная оценка ваших собственных автомобильных потребностей.После этого самоанализа понимание различий между различными предложениями с полным приводом (4WD) и полным приводом (AWD) (и всем, что между ними) значительно упростит покупку вашей следующей поездки.
Содержание
Знайте свои термины
Что такое открытый дифференциал?
с частичным приводом на четыре колеса
с полным приводом на четыре колеса
с постоянным полным приводом на четыре колеса, многорежимный
, полный привод и полный привод: производительность в реальных условиях
Знайте свои термины
Грубо говоря (в автомобильной терминологии) , крутящий момент — крутящая сила, создаваемая двигателем автомобиля.Крутящий момент умножается и распределяется между колесами с помощью различных шестерен трансмиссии и дифференциалов, которые передают крутящий момент от карданного вала или трансмиссии на ведущие колеса. Приложение крутящего момента к колесам — это то, что перемещает вашу машину из точки А в точку В. Конечно, есть сила, известная как трение , которая не дает вашим шинам просто скользить по дороге. Этот последний бит важен, потому что он иллюстрирует взаимосвязь между трением, тягой и крутящим моментом. Трение необходимо для тяги, а для управления крутящим моментом требуется тяга.Самый мощный двигатель в мире не сдвинет вас ни на дюйм, если вашим шинам не хватит сцепления с дорогой. Пробуксовка колеса возникает, когда крутящий момент, прикладываемый к шине, превышает ее доступное сцепление (часто во время гонок на красный свет).
Противобуксовочная система — это одна из инноваций, которая помогла ограничить пробуксовку шин в современных автомобилях, даже в полноприводных. В этой технологии используются те же датчики, что и антиблокировочные тормозные системы, для измерения скорости вращения колес и определения того, не потеряло ли какое-либо колесо тягового усилия.Помните, что если крутящий момент, передаваемый на колесо, превышает трение, которое оно испытывает с дорогой, оно проскальзывает. Притормаживая колеса выбора при обнаружении пробуксовки, эти системы могут ограничивать величину крутящего момента, передаваемого на колесо, и уменьшать пробуксовку колеса в процессе. В некоторых случаях необходимо также снизить мощность двигателя до проскальзывания колес, чтобы все было под контролем. Системы контроля тяги, несомненно, полезны, но важно помнить, что они работают только для предотвращения пробуксовки колес и фактически не могут увеличить тягу.Вот где на помощь приходят 4WD и AWD.
Открытые дифференциалы
Прежде чем погрузиться в преимущества передачи мощности на все четыре колеса транспортного средства, важно сначала понять, как работают системы полного привода, используемые в большинстве автомобилей. и где они терпят неудачу. Когда автомобиль находится в движении, его колеса при поворотах вращаются с разной скоростью. Это связано с тем, что внутренние колеса во время поворота проходят меньшее расстояние, чем внешние колеса. Передние и задние колеса также перемещаются на разных расстояниях и скоростях в поворотах.Этот простой физический факт создает проблему для колес, находящихся под воздействием двигателя, поскольку левое и правое колеса связаны между собой осью, так что двигатель автомобиля и трансмиссия могут вращаться вместе. Дифференциал — это тип коробки передач, установленной на передней и задней осях, которая решает эту проблему, подавая мощность на набор колес, при этом позволяя им вращаться с разной скоростью.
Дифференциал базовых автомобилей с приводом на два колеса известен как «открытый дифференциал», и он распределяет мощность между обоими колесами по «пути наименьшего сопротивления».Такая конструкция очень эффективна на типичных поверхностях, например, на сухом асфальте, но может привести к реальным проблемам в более плохих дорожных условиях. Например, если одно колесо на оси ударяется о кусок льда, а другое остается на сухом асфальте, открытый дифференциал направит всю доступную мощность по пути наименьшего сопротивления, которым в этом сценарии является колесо с наименьшим тяговым усилием. . Дополнительный крутящий момент, приложенный к этому колесу, приводит к пробуксовке колеса. В таких случаях движение сопровождается болями в спине, пока оба колеса на оси снова не получат сцепление с дорогой.
Неполный рабочий день 4WD
Хотя название может показаться нелогичным, неполный полный привод — это функция, которая встречается в основном на внедорожниках и грузовиках, предназначенных для работы в сложных условиях бездорожья. В отличие от Full-Time 4WD или некоторых полноприводных решений, эти системы позволяют водителям нормально управлять автомобилем в 2WD во время повседневных сценариев вождения (что более экономично и снижает износ автомобиля) или переключаться на любой из них. 4WD высокая или 4WD низкая передача для особо плохих сценариев тяги с помощью переключателя.Наличие пониженной передачи 4WD в сочетании с более простой конструкцией и реализацией, как правило, делает частичный 4WD превосходным вариантом по сравнению с альтернативами AWD, когда действительно отклоняется от проторенной дороги — при условии, что водитель знает, что делает.
Режим 4WD работает проще всего благодаря специальной раздаточной коробке, которая распределяет мощность между передней и задней осями. В частности, он блокирует передний карданный вал с задним карданным валом, передавая равное количество крутящего момента от двигателя на обе оси, заставляя переднюю и заднюю оси автомобиля вращаться с одинаковой скоростью.Это обеспечивает большее тяговое усилие для водителей, поскольку гарантирует, что мощность будет продолжать поступать на колеса одной оси с тягой, если колеса другой оси проскальзывают. По тому же принципу, однако, переключение обратно на 2WD в нормальных дорожных условиях имеет решающее значение для предотвращения потенциального повреждения из-за состояния, известного как «привязка трансмиссии», когда оси транспортного средства не могут вращаться с разной скоростью, чтобы соответствовать разным расстояниям, на которые колеса перемещаются во время таких событий, как превращение.
Существует несколько других инноваций, помимо простой передачи мощности на все четыре колеса, которые улучшают тяговые способности многих автомобилей с неполным приводом, решая проблемы открытых дифференциалов.Дифференциал повышенного трения или LSD (не такой, ты, Мертвец) — одно из таких решений, которое автоматически направляет некоторую доступную мощность на путь сопротивления (то есть колесо, которое не проскальзывает), чтобы обеспечить сцепление с плохой дорогой, работает в фоновом режиме без каких-либо действий со стороны драйвера. Но это не предотвращает полностью пробуксовку колес.
Так называемые автоматические дифференциалы повышенного трения (A-LSD), также известные как электронные дифференциалы повышенного трения (e-LSD), активируются водителями с помощью кнопки или переключателя и обеспечивают те же преимущества тяги, что и типичные LSD, использующие другая методология с некоторыми заметными улучшениями.Вместо того, чтобы полагаться на сцепления для равномерного распределения мощности на ведущие колеса, эти системы полагаются на автоматическое вмешательство тормозной системы для передачи мощности между колесами. Но в отличие от базового контроля тяги (упомянутого ранее), A-LSD также не требуют снижения мощности двигателя для работы и могут переключать мощность назад и вперед с левого и правого колеса, когда уровень тяги каждого колеса меняется.
Блокировка дифференциалов — еще один шаг вперед, позволяя пользователям вручную активировать механизм блокировки внутри дифференциала.Заблокированный дифференциал вынуждает каждое колесо на оси (а не только ось, как в случае с базовым частичным 4WD) вращаться с одинаковой скоростью, независимо от их тяговых различий, что дает колесу, которое может иметь большее тяговое усилие. больше шансов вывести водителя из скользкой ситуации.
PROS
- Обеспечивает тягу при необходимости, а переключение на 2WD улучшает экономию топлива и снижает износ трансмиссии в нормальных условиях.
- Поскольку, как правило, это менее сложная и более старая конструкция с инженерной точки зрения по сравнению с другими системами, ее легче построить и, следовательно, дешевле, что снижает начальную стоимость покупки.Его простота также делает его более прочным.
- На чрезвычайно труднопроходимой местности водители могут включить сверхнизкую передачу полного привода для увеличения крутящего момента.
- LSD, A-LSD и блокировка дифференциалов выступают в качестве главного козыря в плохих условиях, поскольку лучше направляют мощность двигателя от «скользящих колес к колесам, которые цепляются».
МИНУСЫ
- Не обеспечивает дополнительных улучшений тяги и управляемости в повседневных дорожных ситуациях.
- Водитель должен активно включать 4WD, чтобы воспользоваться им, и не забывать выключать его после.
- Создает возможность неравномерного износа шин.
Полный рабочий день 4WD
«Постоянная работа» означает, что некоторая часть мощности двигателя постоянно распределяется на каждое из колес. Эти системы становятся все более популярными во внедорожниках и, в отличие от упомянутых выше систем с неполным приводом на полный рабочий день, они устраняют риск заклинивания трансмиссии благодаря центральному дифференциалу, который позволяет каждой оси транспортного средства постоянно получать хоть какое-то количество мощности. и по-прежнему вращаются с разной скоростью во время поворота.Хотя системы Full-Time 4WD удобны (поскольку все колеса всегда находятся под определенной мощностью без каких-либо действий со стороны водителя), они все же имеют неисправности. Естественно, сказывается экономия топлива, и трансмиссия изнашивается. Точно так же, как буйный хайроллер в Вегасе, покупающий напитки для любой женщины в радиусе 30 ярдов, Full-Time AWD продолжает забрасывать каждое из колес некоторой долей мощности, даже те, у которых нет шансов получить тягу.
Некоторые центральные дифференциалы могут похвастаться функцией блокировки для частичного решения этой проблемы, которая распределяет мощность двигателя поровну между передней и задней осями (не колесами, как в случае блокировки дифференциала на автомобилях с неполным приводом, упомянутых выше).Таким образом, автомобиль с постоянным полным приводом и заблокированным межосевым дифференциалом ведет себя во многих отношениях как автомобиль с полным приводом в режиме полного привода.
Межосевой дифференциал повышенного трения Torsen еще лучше передает мощность туда, где она больше всего необходима в автомобилях с постоянным полным приводом. Он оснащен уникальной зубчатой передачей, которая блокируется, если обнаруживает дисбаланс крутящего момента между двумя осями автомобиля, а затем передает мощность на ось с тяговым усилием. Конкретное соотношение мощности, которое Torsen может передавать между передней и задней осями, варьируется.В случае автомобилей Toyota он может направлять до 53 процентов доступной мощности двигателя на переднюю ось, если задняя начинает вращаться. С другой стороны, если крутятся передние колеса, до 71 процента всей мощности двигателя может переключиться на заднюю ось, чтобы вытащить вас и заднее сиденье с засахаренными детьми из пробки.
PROS
- Обеспечивает водителю дополнительную тягу и улучшенную управляемость во всех дорожных ситуациях без риска заклинивания трансмиссии.
- Он всегда включен и не требует от водителя никаких действий.
- Системы, оснащенные центральными дифференциалами Torsen, являются идеальным решением для передачи мощности двигателя туда, где она больше всего необходима, что еще больше снижает риск застревания.
МИНУСЫ
- Он менее расходует топливо и увеличивает износ трансмиссии автомобиля.
- Часто требуется продвинутое оборудование трансмиссии, которое может увеличить начальную стоимость автомобиля по сравнению с более простыми системами полного привода.
- Как правило, они более подвержены повреждениям по сравнению с более простыми и прочными системами неполного привода с полным приводом.
Постоянный 4WD, многорежимный
Постоянный 4WD Многорежимные системы могут работать в постоянном 4WD режиме, как и другие постоянные 4WD системы. Тем не менее, у водителей есть дополнительный бонус — переход на 2WD, когда дополнительная тяга не требуется. Эту систему, как правило, труднее найти, и она обычно используется только на внедорожниках более высокого класса.
PROS
- При желании дает водителям дополнительное сцепление и улучшенную управляемость во всех дорожных ситуациях, но его можно отключить, если возникнет проблема с экономией топлива и износом трансмиссии.
МИНУСЫ
- Часто требуется усовершенствованное оборудование трансмиссии, которое может увеличить стоимость по сравнению с более простыми системами полного привода.
- Они, как правило, более подвержены повреждениям по сравнению с более простыми системами неполного полного привода и более дорогими по сравнению с обычными системами полного привода.
- Доступно только на ограниченном количестве обычно маломощных автомобилей.
AWD
Самое основное определение полноприводного транспортного средства — это транспортное средство, которое может при необходимости передавать некоторый процент мощности двигателя на колеса, не имеющие основного привода.(Сегодня это чрезмерное упрощение для большинства новых автомобилей, выезжающих с парковки, но для ясности мы остановимся на этом.) Системы полного привода были изначально популярны на европейских спортивных автомобилях в 80-х годах после того, как водители обнаружили дополнительное сцепление с дорогой. повышенная управляемость. Самые простые реализации обычно встречаются на переднеприводных автомобилях, хотя это далеко не всегда так.
Сегодня система полного привода доступна на всех типах автомобилей и предлагает многие из преимуществ, предоставляемых более традиционными системами полного привода.Но это не «картофельная» ситуация «по-тах-то», и это не одно и то же. Механически системы AWD объединяют передний дифференциал, межосевой дифференциал и раздаточную коробку в один компактный компонент, что делает его более подходящим для небольших и легких автомобилей с меньшим дорожным просветом. Несмотря на слово «все», автомобили с базовым полным приводом по-прежнему обычно передают большую часть мощности только на одну ось. Например, в случае Porsche 911 обычно только 5 процентов приходится на переднюю ось, а 95 процентов — на заднюю.В этих случаях ряд датчиков отслеживает проскальзывание колес и автоматически переключает мощность на колеса, на которых нет проскальзывания, без каких-либо действий со стороны невежественного водителя, кричащего T-Swift во всю силу своих легких.
Лучшие системы полного привода используют программное обеспечение и датчики колес для максимально быстрого определения пробуксовки колес. Затем они реагируют, активируя контроль тяги, чтобы уменьшить или устранить пробуксовку колес, перенаправляя крутящий момент двигателя на колесо с наилучшим сцеплением с дорогой. Полный привод с динамическим контролем крутящего момента, который можно найти на таких автомобилях, как Toyota RAV4, является риффом на эту тему и использует электромагнитную муфту или (ECU).Во время нормального вождения RAV4 по умолчанию использует передний привод для улучшения экономии топлива, но при этом передает мощность на задние колеса во время поворотов для улучшения прохождения поворотов и ходовых качеств (распределение крутящего момента до 45 процентов сзади и 55 процентов спереди).
С другой стороны, режим блокировки, по сути, действует как постоянный передний привод на RAV4 на скоростях ниже 25 миль в час, направляя 50 процентов мощности двигателя на задние колеса. Спортивный режим обеспечивает более плавную передачу крутящего момента между передними и задними колесами для улучшения рулевого управления за счет увеличения тяги каждого колеса.В этом режиме также усиливается торможение по прямой за счет прекращения крутящего момента, подаваемого на задние колеса, благодаря чему система ABS и система контроля устойчивости автомобиля работают без помех.
Несмотря на то, что это довольно широкое заявление, системы полного привода в целом превосходны при вождении «в любую погоду», а не «по бездорожью».
ПРОФИ
- При желании дает водителям дополнительную тягу и улучшенную управляемость во всех дорожных ситуациях.
- Он всегда включен и не требует от водителя никаких действий.
- Доступно для широкого спектра транспортных средств, помимо грузовиков и внедорожников.
МИНУСЫ
- Отсутствие раздаточной коробки означает, что крутящий момент двигателя не может быть снижен до очень низкого диапазона для жесткого бездорожья.
- По сравнению с другими системами, она менее приспособлена для определения мощности сцепляющихся колес по сравнению с колесами, которые скользят.
Реальная производительность
Понимание науки и техники, лежащих в основе каждой из этих систем, является информативным, но никакие книжные умения не могут заменить тест-драйв, чтобы определить, какая система подходит вам.Наш недавний опыт работы со всей линейкой кроссоверов и внедорожников Toyota в Брекенридже совершенно ясно показал, что компетентные водители, вооруженные даже базовым полным приводом, могут с комфортом перемещаться в неидеальных дорожных условиях — и мы даже не следовали основному правилу использования снега. шины. Полноприводные автомобили могут управлять слякотной местностью до местного Starbucks так же компетентно, как и могучий Canyonero, и при этом экономить топливо. Короче говоря, оправдание расходов на полный или неполный полный рабочий день 4WD по сравнению с более базовыми вариантами AWD просто как необходимость «выжить» в вашем районе имеет гораздо меньше смысла, чем раньше.
Очевидно, что существуют смелые образы жизни и более суровые условия, в которых владение более надежной системой, тем не менее, является разумным вложением средств. Все решения 4WD, которые можно найти на настоящих внедорожниках (ваш Aztec не в счет), способны вытолкнуть водителей далеко за пределы мощеной безопасности Мэйн-стрит. Но хотя их передовые системы трансмиссии и различные усовершенствования, такие как Hill-Start Assist Control (HAC), Downhill Assist Control (DAC) и Crawl Control, избавляют от лишних хлопот при движении по бездорожью, они никогда не должны отменять здравый смысл вождения.Опыт и компетентность водителя по-прежнему являются важнейшим фактором предотвращения катастрофы. Никакая дополнительная комплектация или наклейка на бампере никогда не изменит этого факта.
Некоторые отмечают, что когда дело доходит до покупки автомобиля, трудно оценить тот единственный момент, когда хорошая тяговая система могла бы спасти ваш бекон в плохой ситуации — и по большей части мы с этим согласны. Вы не можете назначить цену на безопасность, но и обстрел — это не карта, на которую можно просто спастись. Ваши первые заботы должны быть сосредоточены вокруг способностей к вождению, размера, топливной экономичности и комфорта животных.Только когда кругозор сузится, вы должны рассмотреть различные доступные варианты трансмиссии и начать честный разговор «Стоит ли это?» Независимо от того, что вы собираетесь собирать, мы советуем изучить хорошие навыки вождения зимой, сосредоточиться на регулярном техническом обслуживании и в первую очередь работать над улучшением процесса принятия решений за рулем. В конце концов, в конце концов, за машиной стоит человек, а не наоборот.
Этот контент создается и поддерживается третьей стороной и импортируется на эту страницу, чтобы помочь пользователям указать свои адреса электронной почты.