SiteHeart

Дифференциал

Дифференциал[/b] — это устройство, распределяющее поток мощности от двигателя к колесам.


В автомобиле с приводом на одну ось используется только один дифференциал, межколесный, в полноприводном автомобиле их целых три — два межколесных и один межосевой.

Дифференциал


Устройство это нужное и полезное. Любой, кто взял на себя труд задуматься над тонкостями движения автомобиля, заметит, что при повороте колеса одной оси проходят разное расстояние, а значит, и скорость их вращения тоже должна быть разной. Вот эту разницу и обеспечивает дифференциал. Эта важная функция, которая повышает управляемость машины в повороте, уменьшает износ покрышек, снижает вероятность заноса.

Тем не менее бывают в автомобильной жизни моменты, когда дифференциал начинает мешать движению. Если одно из двух ведущих колес попадает на скользкую поверхность, сопротивление его вращению резко падает, уменьшается сцепление с дорогой, и колесо не в состоянии обеспечить необходимую силу тяги. Оно начнет пробуксовывать, а второе ведущее колесо при этом может вообще остановиться. И тут-то хорошо бы этот самый дифференциал как-нибудь выключить, чтобы дать возможность машине оттолкнуться всеми ведущими колесами. Для этого и существует блокировка дифференциала. Блокировки используются на автомобилях повышенной проходимости, а также на спорт-карах — то есть там, где по разным причинам велика вероятность пробуксовки. Технических принципов блокировки превеликое множество, но для начала освежим в памяти устройство обычного открытого дифференциала.

Дифференциал устанавливается в картере главной передачи и получает крутящий момент от ее ведомой шестерни. В коробке дифференциала расположены конические шестерни-сателлиты. Они входят в зацепление с шестернями, закрепленными на полуосях, а те, в свою очередь, вращают ведущие колеса. При движении по ровной и прямой дороге угловые скорости колес одинаковы, и сателлиты не вращаются вокруг своей оси. Во время

поворота или движения по неровностям, когда колеса правого и левого борта проходят разный путь, сателлиты начинают вращаться и перераспределять крутящий момент. В общем, устройство не очень сложное. Принцип блокировки его тоже выглядит очевидным — остановить вращение сателлитов, и все. Однако реализовать это можно самыми разными способами.

Принудительная блокировка


Самый простой способ блокировки дифференциала — принудительный. Водитель специальным приводом (механическим, пневматическим или даже электрическим) останавливает на время вращение сателлитов, и колеса автомобиля начинают вращаться с одинаковой скоростью. Этот способ чаще всего применяется на внедорожниках. Система простая, надежная и очень эффективная. Единственный недостаток — пучок рычагов в салоне, которыми водитель должен своевременно включать и выключать блокировку в зависимости от дорожных условий. Впрочем, в современных машинах рычаги чаще заменяются кнопками. Однако главная особенность сохраняется — решение о включении блокировки принимает и реализует водитель.

Принудительная блокировка хороша для настоящих внедорожников, предназначенных для ралли. Эффективная и надежная в грязи, такая система совершенно не годится для движения по дорогам, поскольку выключать блокировку вовремя так же важно, как и включать. Кроме того, с заблокированным дифференциалом автомобиль расходует больше топлива, у него происходит более интенсивный износ шин, а на крутом повороте машину непременно занесет. Поэтому в эпоху всеобщей автоматизации гораздо большим спросом пользуется самоблокирующийся дифференциал.

Самоблокирующийся дифференциал


Самоблокирующийся дифференциал, как и следует из его названия, сам решает, когда ему следует включиться. Определяется это разницей скоростей вращения ведущих колес. Если эта разница невелика (автомобиль движется в повороте), такой дифференциал ведет себя как обычный открытый, но стоит одному из колес забуксовать, разность угловых скоростей колес резко увеличивается, и включается блокировка. Технически это может быть реализовано разными способами, но самые распространенные — дисковая (фрикционная, повышенного трения, LSD), вязкостная (вискомуфты) и винтовая (червячная).

Дисковал блокировка

Главная деталь в таком устройстве — фрикционная муфта. Ее вводят между одной из полуосей и коробкой дифференциала. Бронзовые диски установлены в шлицах гильзы, связанной с коробкой дифференциала, стальные диски сидят на шлицах полуоси. Диски прижимаются друг к другу пружинами. Когда оба колеса испытывают одинаковое сопротивление, весь дифференциал вращается как единое целое и трение в муфте отсутствует, если же момент на колесах разный, муфта начинает тормозить вращение более быстрого колеса.

Более сложная конструкция с двойными фрикционными муфтами получила распространение на американских автомобилях. В ней крестовина заменена двумя отдельными осями сателлитов, пересекающимися под прямым углом. Оси могут перемещаться друг относительно друга, для чего их концы имеют скосы. При невращающихся сателлитах усилие к полуосям передается так же, как и в простом дифференциале. При вращении сателлитов последние будут сдвигать концевые скосы осей так, что усилие на фрикционную муфту будет увеличиваться для отстающей полуоси и уменьшаться для оси, вращающейся быстрее. При этом величина подтормаживающего момента будет не постоянной, как в дифференциале с одной дисковой муфтой, а пропорциональной моменту, передаваемому колесам.

Для нормальной работы такого дифференциала требуется использование специального трансмиссионного масла. Кроме того, диски довольно быстро изнашиваются, и устройство требует частой регулировки. Дисковая блокировка — любимое решение автогонщиков-кроссовиков. Прежде всего из-за возможности настройки срабатывания под конкретные условия на трассе. Однако для рядовых пользователей переднеприводных автомобилей имеют значение весьма чувствительные рывки, которые эта система дает на руль при разгоне. Гонщики к этому готовы, а обычный водитель может и не справиться.

Вязкостная блокировка

Принцип ее действия весьма похож на принцип действия дисковой, здесь даже присутствуют сами диски. Однако сцепление их происходит не за счет трения поверхностей, а за счет свойств особой вязкой жидкости на силиконовой основе, которая твердеет при нагреве. Гидравлическая муфта состоит из большого числа дисков с липкими рабочими поверхностями, которые передают крутящий момент в зависимости от разности частот вращения входных и выходных валов. Нагрев происходит, когда одна полуось начинает вращаться быстрее другой. В затвердевшем силиконе диски получают жесткое зацепление и полуоси блокируются. Вискомуфты не требуют обслуживания и считаются достаточно надежными, однако для продолжительной работы им необходимо сохранение полной герметичности устройства.

Вискомуфта хорошо подходит для эксплуатации в условиях нестабильного дорожного покрытия (снег, гололед, неглубокая грязь), однако в условиях настоящего бездорожья не справляется с постоянными сменами состояния сцепления мостов с грунтом, запаздывает при включении, перегревается и выходит из строя. Поэтому применяется такое решение чаще всего на обычных автомобилях, где блокировка требуется неполная и ненадолго. Зато, в отличие от дисковой, такая блокировка является штатным оборудованием многих полноприводных машин. Такая схема установлена в трансмиссии «Mitsubishi Eclipse GSX», полноприводных «Subaru» с ручной коробкой передач, а также в BMW325ix и полноприводной « Toyota Celica turbo».

Винтовая блокировка

Принцип ее действия таков: в обычном режиме винты (или червяки, как их называют из-за характерной формы) свободно обкатываются вокруг центральной шестерни. При этом каждая полуось имеет собственные сателлиты, которые парно связаны с сателлитами противоположной полуоси обычным прямозубым зацеплением. Ось сателлита перпендикулярна полуоси.

При нормальном движении и равенстве передаваемых на полуоси моментов гипоидные пары, состоящие из сателлита и ведущей шестерни, либо остановлены, либо поворачиваются, обеспечивая разницу угловых скоростей в повороте. Как только дифференциал пытается отдать момент на одну из полуосей, то гипоидную пару этой полуоси начинает расклинивать и в крайнем положении блокировать с чашкой дифференциала. Это приводит к частичной блокировке дифференциала. Когда момент выравнивается, винты возвращаются в исходное положение.

Данная конструкция работает в достаточно широком диапазоне отношений крутящих моментов (2,5—5). Диапазон срабатывания регулируется углом наклона зубьев винта. Такие дифференциалы мало подвержены износу (срок службы устройства сопоставим с ресурсом коробки или классического дифференциала), а масло используется обычное трансмиссионное.

Винтовая блокировка («Torsen» и «Quaife») хорошо подойдет обычным автомобилям зимой, а также дачникам и туристам. Она не так эффективна, как блокировки остальных типов, не годится для настоящего бездорожья, зато работает мягко и не требует от водителя специальных навыков управления. Долгое время «Torsen» был традиционным решением для «Audi Quattro», но потом его сменили электронные системы.

Кулачковая блокировка

На гражданских автомобилях блокировка этого типа используется редко. У кулачковых блокировок вместо классического шестеренчатого планетарного механизма используются кулачковые пары, которые при небольшой разнице в угловых скоростях полуосей имеют возможность взаимно проворачиваться (перескакивать), а при пробуксовке заклиниваются и блокируют полуоси друг с другом. Некоторые виды устройств при срабатывании такой блокировки в повороте просто отключают одну из полуосей в момент возникновения небольшой разницы скоростей. Блокировка выключается, когда буксующее колесо прекратит проскальзывание. Дифференциалы этого типа довольно долговечны и не требуют специальных масел.

Кулачковая блокировка надежна и эффективна, но срабатывает резко, очень жестко и блокирует намертво. Для легкового автомобиля такое решение неприемлемо — при высокой скорости движения срабатывание блокировки почти неизбежно вызовет моментальный занос. Поэтому кулачковые системы используют в основном экстремальные джиперы и военные.

Подключив «мозги»

Тенденция переводить как можно больше систем в автомобиле на управление по проводам не миновала и блокировки дифференциала. Грубо работающие механические системы сейчас успешно заменяют электронные устройства, включающие блокировку по команде компьютера. Схема VTD (Variable Torque Distribution), например, применяется на звезде мирового ралли — «Subaru Impreza». Блокировка там осуществляется гидромеханическими муфтами с электронным управлением. Принцип их действия чем-то напоминает принцип действия дисковых, но по команде компьютера степень прижатия дисков изменяется при помощи гидравлики, меняясь от свободного положения до полной блокировки. Это обеспечивает машине потрясающую свободу управления на любом покрытии. Похожим образом реализован и знаменитый «xDrive» от BMW — там тоже имеется пакет дисков, степень сжатая которых определяется электроникой. Причем технически эта система реализована удивительно изящно — маломощный электромотор, за ним два понижающих редуктора, червячный и планетарный, потом эксцентрик, который, поворачиваясь, смещает длинный рычаг. А тот, в свою очередь, зажимает пакет фрикционов;

Но самый удивительный и неочевидный способ реализации блокировки — это... не блокировать дифференциал вообще. Современные антиблокировочные системы (АБС) позволяют управлять тормозными механизмами каждого колеса по отдельности, и этим вполне можно воспользоваться. Ведь достаточно притормозить проскальзывающее колесо, и обычный свободный дифференциал сам перекинет крутящий момент на другое, без всякого вмешательства в свою работу. Так, например, работает электронная система управления трансмиссией 4ETS, входящая в комплект привода «4Matic» на автомобилях «Mercedes».

Если автомобиль не потрудились оснастить блокировками на заводе — не отчаивайтесь. На большинство распространенных марок существуют тюнинговые наборы, заменяющие штатный дифференциал на самоблокирующийся, — как правило, для этого используют винтовые системы «Torsen» и «Quaife». Однако надо понимать, что всякое техническое изменение, вносимое в конструкцию автомобиля, имеет и свою обратную сторону. Так, самоблокирующие дифференциалы имеют меньший срок службы, увеличивают нагрузки на трансмиссию и изменяют поведение автомобиля в критических режимах.

← Назад к списку новостей

|
Заказать звонок
CAPTCHA