Блокировка дифференциала: виды, устройство и принцип работы

  • Конструкция трансмиссии большинства выпускаемых в настоящее время автомобилей подразумевает наличие дифференциала – узла, обеспечивающего вращение колес с разной скоростью, когда это необходимо.
  • Содержание
  • Блокировка дифференциала: виды, устройство и принцип работы

Определение, назначение, виды

Когда автомобиль движется прямо, все его колеса вращаются одинаково. Но при прохождении поворотов и заносов колеса начнут двигаться по радиусам разной величины: фактическое расстояние, пройденное внутренними и внешними колесами, расположенными на одной оси, будет различаться.

При равной частоте вращения неизбежна пробуксовка, сопровождающаяся повышением нагрузки на остальные элементы трансмиссии, что влечет увеличение вероятности повреждения деталей и усиление износа шин.

Чтобы избежать этого, необходимо добиться перераспределения вращения колес в зависимости от условий движения: колесо, проезжающее по внутреннему меньшему радиусу, должно замедлиться, а то, что идет по внешнему, — ускориться. В этом и заключается основная функция дифференциала – механизма, разделяющего крутящий момент мотора таким образом, чтобы каждое колесо получило возможность вращаться со своей скоростью.

Блокировка дифференциала: виды, устройство и принцип работы

По месту установки устройство делится на два вида:

  • межосевое, используемое на транспортных средствах с полным приводом и двумя осями каждая из которых — ведущая. Оно нужно для распределения вращения при езде по неровным дорогам;
  • межколесное, устанавливаемое на легковых автомобилях с одной осью (на машинах с задним приводом монтируется на редуктор, находящийся в заднем мосту).

Блокировка дифференциала: виды, устройство и принцип работы

Устройство дифференциала

В основе работы механизма находится редуктор, состоящий из трех компонентов:

  1. сателлитов;
  2. шестеренок;
  3. корпуса (чаши).

В состав редуктора входят большая (является ведущей) и малая шестерни. К ведомой, называемой также зубчатым колесом, крепится корпус, внутри которого имеются оси для установки сателлитов (их число может быть различным, что зависит от крутящего момента). Обе шестерни в связке – это главная передача, уменьшающая скорость вращения, доходящую до колес.

Блокировка дифференциала: виды, устройство и принцип работы

Количество зубьев на ведомых шестернях различается: на симметричных механизмах их число равняется четному значению, на ассиметричных – нечетному, в связи с чем первый тип всегда применяется как межколесное, а второй – как межосевое устройство.

Принцип работы дифференциала

При вхождении машины в поворот становится понятно, как работает дифференциал.

Когда авто едет прямо, скорость вращения каждого элемента системы (входного вала, колес, полуосей) одинаковая. Вследствие разной нагрузки на колеса при повороте к процессу подключаются сателлиты (мощность мотора проходит сначала через них).

Поскольку сателлиты являются независимыми и их два, то они задают разную частоту вращения полуосям (большую мощность получает колесо, двигающееся по внешнему краю и раскручивающееся сильнее).

Чем более крутым будет поворот руля, тем больше становится разница передаваемой мощности.

Межосевой дифференциал, принцип работы которого примерно такой же, функционирует следующим образом: когда машина забирается в горку, задняя ось располагается ниже передней, масса начинает жать на заднюю часть транспортного средства, и система увеличивает крутящий момент на задних колесах. При спусках межосевой дифференциал действует точно так же, но уже на передние колеса.

Блокировка дифференциала: виды, устройство и принцип работы

Блокировка дифференциала

Несмотря на довольно продуманное устройство, дифференциал не лишен недостатка, проявляющегося при езде по скользкому участку дорожного покрытия, когда сопротивление вращению на одном из колес пропадает.

Получается, что всё передаваемое вращение попадает на одно колесо, второе же на той же оси перестает крутиться. Автомобиль должен остановиться, так как крутящий момент на одном из колес падает до минимального значения. Работа дифференциала симметрична, следовательно, крутящий момент уменьшается и для второго колеса, которое не может продолжать вращаться с прежней скоростью.

Для устранения проблемы надо замедлить частоту вращение буксующего колеса, что приведет к повышению на нем крутящего момента (увеличится он и для второго колеса на оси). С этой целью применяется блокировка межосевого дифференциала.

Блокировка дифференциала: виды, устройство и принцип работы

Как работает блокировка

Если соединение полуоси с корпусом (чашей) будет жестким, то он потеряет возможность вращаться быстрее шестерни редуктора.

Процесс перераспределения прекратится, крутящий момент на полуосях станет одинаковым, поэтому его будет достаточно для вращения, в том числе и колеса, попавшего на скользкую поверхность и начавшего буксовать.

Машина при этом сможет нормально двигаться даже при потере сопротивления.

  1. Блокировка может быть:
  2. В первом случае передача усилия составными частями узла ограничена, крутящий момент возрастает на колесе, имеющем в данный момент повышенное сопротивление.
  3. Во втором случае механизм фактически перестает выполнять возложенную на него функцию, в результате чего крутящий момент поступает в одинаковом объеме на оба колеса.

Конструкция системы позволяет устанавливать блокировку на дифференциалы любых типов (в полноприводных автомобилях на передний дифференциал она не ставится, т. к это отрицательно сказывается на управляемости).

Блокировка может включаться как в автоматическом, так и ручном режимах (запускается, когда этого требует ситуация, – после задействования привода водителем части дифференциала жестко соединяются друг с другом).

Использование ручной блокировки требует соблюдения определенных правил, самое главное из которых – не забывать отключать её после преодоления бездорожья, поскольку в противном случае при езде по дороге с хорошим сцеплением заблокированный дифференциал может нанести ущерб трансмиссии.

Блокировка дифференциала: виды, устройство и принцип работы

Самоблокирующийся дифференциал и его виды

Дифференциалы, блокирующиеся в автоматическом режиме с последующей разблокировкой, называется самоблокирующимися.

Они делятся на три вида:

  1. дисковый, в конструкции которого присутствует пакет фрикционных дисков, одной частью соединенных с корпусом механизма, а другой – с осью;
  2. вязкостная муфта (наиболее часто встречающийся тип, правда, использовать его можно лишь в качестве межосевого дифференциала из-за больших габаритов);
  3. электронная блокировка, применяемая на межколесном дифференциале. Рабочим элементом для нее служит антиблокировочная тормозная система, которой оснащается большая часть выпускаемых современных автомобилей.

Видео работы дифференциала

Что такое дифференциал в автомобиле (принцип работы, устройство и виды блокировок)

Привод на одно колесо в автомобилях не применяется, минимум на два, расположенные на одной оси. Таким образом, возникает необходимость в механизме, распределяющем крутящий момент между ними. Та же задача появляется при попытке организовать полный привод, то есть связь между осями.

Блокировка дифференциала: виды, устройство и принцип работы

Зачем в машине нужен дифференциал

Назначение дифференциала – передать вращение на оба колеса или обе оси, при этом позволить им вращаться с разной скоростью.

Если между колёсами обеспечить жёсткую связь, то в поворотах возникнут проблемы. Каждое колесо движется по своей дуге окружности с разными радиусами. Соответственно, путь они проходят различный, и скорость вращения будет отличаться.

Блокировка дифференциала: виды, устройство и принцип работы

При жёсткой посадке на единую ось резина начнёт пробуксовывать, машина крайне неохотно входить в повороты, а все механизмы трансмиссии будут испытывать запредельные перегрузки.

Это интересно: Карбюратор Солекс 21083 устройство и регулировка

Дифференциал развязывает ведущие колёса, позволяя им свободно менять скорость, при этом сохраняет передачу на них крутящего момента, разделив его в определяемом конструкцией соотношении.

Где находится

Межколёсные дифференциалы располагаются в одном картере с редуктором ведущего моста, а межосевые обычно внутри раздаточной коробки.

Блокировка дифференциала: виды, устройство и принцип работы

Смазываются они из единой с редуктором масляной ванны, иногда довольствуясь тем же маслом, что и гипоидная пара шестерён, но часто требуя дополнительных свойств от присадок, если конструкция подразумевает повышенное трение.

Из чего состоит

В состав самых распространённых дифференциалов входят:

  • корпус (коробка) дифференциала, к которой прикладывается входящий момент через ведомую шестерню главной пары;
  • шестерни полуосей, надеты на шлицы выходных валов, через них вращение передаётся на колёса;
  • сателлиты, это небольшие шестерни, вращающиеся на осях, связанных с коробкой и входящие в зацепление с полуосевыми шестернями.

В коробке может быть два и более сателлитов, их количество зависит от величины нагрузки, передаваемой через редуктор. В самых распространённых случаях конических сателлитов легковых автомобилей их обычно два, для тяжёлых машин повышенной проходимости (джипов) количество возрастает до четырёх.

Блокировка дифференциала: виды, устройство и принцип работы

Принцип работы

Крутящий момент от двигателя через коробку передач передаётся на корпус дифференциала. У заднеприводных автомобилей посредством карданного вала, при переднем приводе дифференциал обычно устанавливается внутри КПП, образующей в таком случае моноблок трансмиссии, из которого наружу выходят уже шарнирные полуоси к колёсным ступицам.

Блокировка дифференциала: виды, устройство и принцип работы

Далее характер работы зависит от траектории движения и наличия достаточных сцепных свойств дорожного покрытия.

При прямолинейном движении

Когда автомобиль движется прямолинейно по гладкой поверхности с твёрдым сухим покрытием, обе полуоси вращаются с одинаковой угловой скоростью. Полуосевые шестерни находятся в покое одна относительно другой, весь дифференциал сильно похож на монолитную конструкцию.

Сателлиты, будучи связанными через свои зубья с обеими полуосевыми шестернями, относительно своих осей не вращаются. Момент распределяется поровну между осями, если дифференциал симметричный и свободный, то есть лишён блокировок. Впрочем, с блокировками в таком идеальном случае будет то же самое.

При повороте

В повороте, а это обычный режим работы дифференциала, поскольку идеальных прямых в природе не существует, одно из колёс всегда будет вращаться быстрее. Сателлиты придут в движение относительно своих осей, но связь между полуосевыми шестернями и корпусом не утратят. То есть момент продолжит передаваться от корпуса к колёсам, причём всё в том же соотношении 50/50.

Блокировка дифференциала: виды, устройство и принцип работы

Это очень любопытно рассмотреть с точки зрения мощности. Момент одинаков, а скорость у внешнего от поворота колеса больше, то есть и мощность на него передаётся пропорционально большая.

Читайте также:  Новый автомобиль в линейке Uz-Daewoo - седан Gentra

И это неудивительно, так как чем больше скорость, тем выше потери, которые компенсируются добавкой мощности. При этом ни малейших помех вращению колёс с разной скоростью создаваться не будет, в отличие от жёсткой связи.

При пробуксовке

Гораздо менее приятно дела обстоят в том случае, когда одно из колёс попало на относительно скользкий участок дороги и сорвалось в пробуксовку при разгоне. Сцепления с дорогой нет, а значит момент сопротивления покрытия резко падает. Но этот момент всегда равен тяговому, это закон физики. Значит и тяговый момент упадёт.

Свободный симметричный дифференциал делит тягу пополам между колёсами. Всегда 50/50. То есть при падении момента на одном до нуля, на втором он обнулится автоматически. Автомобиль начнёт терять скорость, а если речь идёт о трогании с места на льду или жидкой грязи, то он просто там и останется, не сумев выехать из засады.

Это надо знать: Что означает маркировка фар автомобиля

В этом главный недостаток свободного дифференциала. Он может передать усилие только то, которое способно переварить колесо, находящееся в худших условиях. Даже если второе будет на сухом чистом асфальте, автомобиль никуда не поедет. Вся энергия уйдет на быстрое и бесполезное вращение буксующего колеса.

Виды дифференциалов

Конкретных реализаций дифференциалов много, если не говорить только о самом распространённом – коническом свободном. И классифицировать их можно по разным признакам.

Место установки

Для развязки колёс одной ведущей оси используется межколёсный дифференциал в редукторе ведущего моста. Если этот редуктор установлен в коробке передач переднеприводной машины – значит там и смонтирован дифференциал.

Некоторые машины оснащены постоянным полным приводом. Это означает, что он включён всегда. Но при этом оси могут иметь разную скорость, например, в том же повороте. И тогда в элемент трансмиссии, называемый раздаточной коробкой, внедряется межосевой дифференциал, работающий так же, как было рассмотрено в случае межколёсного.

Вид зубчатой передачи

По типу применяемых зацеплений дифференциалы подразделяются на:

  • самый распространённый – конический, по форме полуосевых шестерён и сателлитов;
  • цилиндрический, применяется значительно реже, но иногда по компоновочным и функциональным соображениям незаменим, напоминает планетарную передачу;
  • червячный, бывает построен разными способами, чаще всего этот тип зацепления используется в самоблокирующихся дифференциалах, червячные пары могут создавать значительное внутреннее трение.

От размеров и организации зубчатых пар зависит также и симметрия дифференциала. Иногда важно отправлять на одну ось больший момент, чем на вторую. Например, в некоторых версиях 4-matic от Mercedes 65% момента идёт на заднюю ось, 35 – на переднюю.

По принципу блокировки

Блокируемые дифференциалы лишены упомянутого выше главного недостатка по части проходимости и динамичного разгона при недостаточном сцеплении с дорогой.

Достигается это разными способами:

  • Дисковые блокировки и их менее эффективные разновидности LSD работают по принципу поджатия пакета фрикционных дисков по мере увеличения разности в скоростях между колёсами оси, в результате часть момента всё же поступает на ту сторону, где есть зацеп;
  • Червячные работают примерно так же, но несколько мягче, за счёт дополнительного проворота сателлитов червячного типа перед их упором торцами в корпус с последующей блокировкой относительного смещения полуосей, это самые распространённые типы самоблоков, различаются ориентацией сателлитов относительно оси;
  • Электронной блокировкой принято называть её имитацию, когда вывешенное колесо зажимается тормозными колодками и момент перебрасывается на загруженное, чем эта схема работает эффективней, тем больше потери, перегрузки и износ тормозов, тем не менее она часто спасает легковые машины и кроссоверы в трудной ситуации;
  • Вискомуфты могут выполнять роль как дифференциалов, так и их блокировок, в первом случае они включаются последовательно в линию передачи момента и могут её прерывать, а во втором – блокируют входной и выходной валы, препятствуя работе свободного дифференциала.

Самой эффективной блокировкой будет жёсткая механическая с электрическим или пневмоприводом. Именно так и сделано на лучших внедорожниках, там блокируются все три дифференциала, межосевой и два межколёсных.

Неисправности

Свободный дифференциал достаточно надёжен и сам не сломается. Но его очень часто ломает водитель своими паническими действиями при буксовании автомобиля.

Дело в том, что шестерёнки дифференциала работают на подшипниках скольжения, причём самых простейших. Они не рассчитаны на долгое и тяжёлое вращение под нагрузкой, когда крутится только одно колесо.

Антифрикционные шайбы перегреваются, зубья изнашиваются, появляются люфты и стуки, а при резкой остановке колеса, внезапно попавшего на асфальт после раскрутки, ломаются оси сателлитов и шлицевые соединения.

Блокировка дифференциала: виды, устройство и принцип работы

Ремонт чаще всего заключается в замене коробки дифференциала в сборе. Иногда можно поставить ремкомплект из шестерён и пальца с новыми регулировочными шайбами. Совсем редко обходятся только регулировкой подбором шайб.

Обслуживание

ТО исправного дифференциала сводится к замене масла в редукторе или раздатке. Никаких регулировочных или иных сервисных операций не предусмотрено, только ремонт при износе и поломках. На самоблоках иногда потребуется восстановить величину предварительного натяга подбором пакета пружинных шайб.

Обычно все дифференциалы повышенного трения требуют применения специального масла типа LSD (Limited Slip), но сейчас лучшие универсальные масла уже обладают подобными свойствами, о чём указано на этикетке.

В любом случае, лучше руководствоваться инструкцией изготовителя конкретного изделия.

Блокировка дифференциала — самоблокирующийся дифференциал. Как это работает

Блокировка дифференциала – один из наиболее эффективных способов повышения проходимости колесных автомобилей.

В любой машине, которая предназначена для эксплуатации на бездорожье и имеющей межосевой дифференциал, создатели обязательно предусматривают механизм его блокировки.

В некоторых случаях, машина оснащается механизмом, который блокирует только межколесный дифференциал заднего моста. Крайне редко в конструкции такого авто присутствует блокировка дифференциала переднего моста.

Аналогично любому техническому решению, блокировка дифференциала имеет определенные достоинства и недостатки. Чтобы понять, в каких конкретно случаях требуется применение блокировки, а когда лучше от нее отказаться, следует для начала понять принципы, на которых основывается ее действие.

Блокировка дифференциала: виды, устройство и принцип работы

Механизм блокировки дифференциала

Как работает блокировка дифференциала

Дифференциал – специфический механизм, который дает возможность колесам ведущей оси вращаться с различной скоростью и подводящий к ним крутящий момент. В трансмиссии машин, оснащенных одной ведущей осью, дифференциал устанавливается между колесными приводами, поэтому он называется межколесным.

В автомобилях с полным приводом данный механизм может располагаться не только между колесами, но и между ведущими осями. В таком случае он называется межосевым дифференциалом. Крутящий момент от двигателя авто подводится к дифференциалу посредством агрегатов трансмиссии – коробки передач, карданного вала, главной передачи и др.

Еще на начальном этапе автомобилестроения перед конструкторами первых машин встала серьезная проблема – при движении по неровной дороге или в повороте ведущие колеса проходят разные отрезки пути.

Это приводит к возникновению дополнительной нагрузки на детали трансмиссии и шины автомобиля, ведущей к их усиленному износу. Кроме того, в результате усиления нагрузки ухудшается управляемость транспортного средства.

Решить столь серьезную задачу дало возможность применение специфического механизма – дифференциала, который монтируется в приводе ведущих колес и позволяет им при возникновении необходимости и вращаться с различной скоростью.

Тем не менее, классический вариант дифференциала обладает одним существенным недостатком. Так, если одно из ведущих колес попадает на скользкое покрытие, скорость его вращения удваивается.

В то же время, второе колесо, которое находится на сухом участке дороги с хорошим покрытием, наоборот, останавливается полностью.

При этом автомобиль начинает буксовать, что создает немало проблем для водителя.

Одним из методов борьбы с этим недостатком является использование ручного тормоза, который дает нагрузку буксующему колесу. Однако пользоваться этой методикой следует очень осторожно, чтобы не сдерживать вращение второго колеса.

Такой способ обладает довольно высокой эффективностью и давно используется множеством автовладельцев.

Хорошим вариантом также может быть применение отдельных рычагов ручного тормоза для каждого из ведущих колес, однако он используется только на некоторых видах внедорожников со специальной конструкцией.

Виды блокировки дифференциала

На сегодняшний день для устранения столь неприятного явления как пробуксовка одного из ведущих колес чаще применяют разные устройства блокировки дифференциалов. Устройства такого типа можно условно разделить на две группы:

  • дифференциалы с жесткой 100% блокировкой (локеры от англ. locker — «замок»);
  • дифференциалы повышенного трения (LSD — Limited Slip Differencial – дифференциалы ограниченного проскальзывания).

Каждый из этих типов устройств, использующихся для блокировки дифференциала, обладает определенными достоинствами и недостатками.

Основная цель, для достижения которой используется блокировка дифференциала – обеспечение ведущим колесам возможности для того, чтобы максимально полно использовать силу сцепления с опорной поверхностью для создания тяговой силы, которая необходима для движения машины. Независимо от конструкции механизма блокировки дифференциала, все устройства такого типа имеют одну задачу: обеспечить ведущим колесам нераздельное вращение и связать их между собой.

Особенности конструкции разных типов дифференциалов

Для того чтобы повысить проходимость машины при движении по бездорожью используют самоблокирующиеся дифференциалы, либо аналогичные устройства с принудительной ручной блокировкой.

Читайте также:  Как заменить масло в АКПП Ауди А6 c5 своими руками - фотоотчет и видеомануал

Дифференциалы принудительной блокировки используются довольно часто.

С помощью такого устройства водитель вручную останавливает на время вращение сателлитов и колеса транспортного средства начинают вращаться с одинаковой скоростью.

При этом, стоит отметить, что заблокированный дифференциал при движении автомобиля способствует более интенсивному износу шин и значительно увеличивает расход топлива.

Когда взаимный поворот колес на одной оси с включенной блокировкой дифференциала будет больше, нежели это допускается упругой деформацией шин, происходит пробуксовка колес, длящаяся до того момента, пока одно из колес транспортного средства не оторвется от поверхности дороги.

Это свидетельствует о том, что водителю не следует забывать о выключении блокировки дифференциала после того, как транспортное средство преодолело тяжей участок дороги и едет дальше в нормальном режиме.

В некоторых конструкциях предусмотрена автоматическая разблокировка дифференциала или ограничение возможности приведения в действие механизма блокировки в зависимости от скорости.

Самоблокирующийся дифференциал

Для того чтобы несколько упростить процесс управления, используются самоблокирующиеся дифференциалы. На сегодняшний день, чаще всего используются четыре вида устройств, которые самостоятельно контролируют блокировку дифференциала:

1. Дисковая блокировка, для которой характерна конструкция с фрикционными муфтами. В зависимости от конкретного устройства, в его конструкцию входит одна либо две муфты.

  • В первом случае муфта расположена между одной из полуосей и коробкой дифференциала и когда оба колеса испытывают одинаковый уровень сопротивления, весь механизм вращается как одно целое, а трение в муфте отсутствует.
  • При наличии в конструкции двух муфт, для ее нормальной работы необходимо использование специального трансмиссионного масла или различных присадок к обычному маслу. Помимо того, периодически возникает необходимость регулировки в силу износа дисков.

2. Вязкостная блокировка, которая работает по такому же принципу, как и вышеописанная дисковая.

Блокировка дифференциала: виды, устройство и принцип работы

Схема вязкостной муфты:1 — ведомая ступица; 2 — корпус муфты, связанный с приводным валом; 3 — ведомый диск; 4 — ведущий диск.

3. Винтовая блокировка, отличающаяся низким уровнем износа и использованием обычного трансмиссионного масла.

4. Кулачковая блокировка, которой также свойственна долговечность и возможность использования любых масел.

Преимущества и недостатки разных систем блокировки дифференциала

Главным недостатком жесткого варианта блокировки дифференциала считается его способность к постепенному разрушению трансмиссии. На трансмиссию во время движения автомобиля постоянно воздействуют знакопеременные силы – даже на скользком дорожном покрытии колеса падают в ямы, наезжают на кочки и проскальзывают при совершении поворота.

Если представить себе автомобиль, идущий в крутой подъем по глубокой глинистой колее, при блокировке всех дифференциалов, в какой-то момент времени, весь крутящий момент может быть передан только через одно колесо, расположенное ниже по склону. Как правило, в таких случаях происходит поломка полуосей.

Преимущество дифференциалов, блокировка которых происходит принудительно и осуществляется водителем вручную – они не влияют отрицательно на управляемость транспортного средства в обычном режиме, однако способны обеспечить максимально эффективную работу всех колес при включенной блокировке.

Естественно, что многие водители, не обращая внимания на недостатки и сравнительно высокую стоимость таких устройств, выбирают чаще всего дифференциалы именно этого типа.

В зависимости от завода-производителя, механизм приведения в действие дифференциала с принудительной блокировкой может быть пневматическим, вакуумным либо электрическим.

Ко второй группе относятся «умные» механизмы – самоблокирующиеся дифференциалы, которые также называют дифференциалами повышенного трения.

При нормальных условиях движения транспортного средства устройство такого типа работает аналогично классическому дифференциалу, а в момент пробуксовки одного из колес машины – самостоятельно блокируются.

В результате такой схемы действия крутящий момент продолжает поступать в оба колеса и машина способна продолжать движение.

Главным недостатком самоблокирующегося дифференциала является то, что при вхождении автомобиля в поворот такой механизм стремится крутить ведущие колеса машины с одинаковой скоростью. В итоге автомобиль пытается ехать прямо, несмотря на повороты руля, совершаемые водителем.

Тем не менее, самоблокирующийся дифференциал обладает и некоторыми весомыми преимуществами. Так, стоимость его сравнительно доступна, а монтаж проводится легко и быстро.

Помимо того, устройство такого типа не требует от водителя каких либо дополнительных действий, помимо повышенной внимательности при выполнении тех или иных маневров.

К тому же, самоблокирующийся дифференциал не способен передать весь крутящий момент на одно из колес, что практически полностью исключает вероятность поломки полуосей неопытным водителем.

Видео: блокировка дифференциала.

Вот на этом пожалуй и завершу свою статью. Надеюсь, что всё было понятно!

(1 раз, оценка: 5,00 из 5) Загрузка…

Блокировка дифференциала: устройство, принцип работы, типы

Дифференциал, слово знакомое со школьной скамьи. Правда в устройстве автомобиля оно имеет иное определение.

Дифференциал (разность, если покопаться в латинском словаре), является сложным механизмом, который распределяет или изменяет крутящий момент среди полуосей приводных колес, тем самым обеспечивая их работу с разной угловой скоростью.

Но если к нему добавить устройство блокировки, то можно самому распределить крутящий момент, и скорректировать соотношение угловых скоростей, в зависимости от дорожных обстоятельствах.

Установка блокирующего механизма дает массу преимуществ, но необходимо разобраться, что он из себя представляет, и принцип его работы.

Назначение и устройство дифференциала

Ниже разберем назначение и устройство агрегата. При движении прямо, колеса движутся ровно, прилагая одинаковые усилия, и не отставая друг от друга. На деле это выглядит как колеса вращаются с одинаковыми угловыми скоростями.

Но, когда машина собирается повернуть, оказывается, что радиус пути внешнего колеса и внутреннего отличается значительно и внешнему колесу нужно пройти больше расстояние. А значит, крутящий момент должен распределяться не в одинаковых пропорциях на каждую ось колеса.

Благодаря усилиям планетарного механизма — внутренняя шестерня одной полуоси замедляет ход, из-за чего сателлиты начинают прокручиваться вокруг себя, увеличивая тем самым скорость вращения шестерни другой полуоси. Т.е.

автомобиль может спокойно и без усилий совершить маневр.

  Способы определения номера двигателя по Вин-коду

Дифференциал — это и есть элемент трансмиссии. Чтобы полностью понять, принцип его работы, разберемся, как он устроен. Изучают в учебниках, обычно, по схемам конического дифференциала. Хотя, есть более сложные разновидности, но примерный набор составляющих все же един.

Итак, основа — планетарный редуктор. Главные его рабочие элементы — центральные полуосевые шестерни (солнечные) и промежуточные, называемые сателлитами. Все это скрыто в чашке или корпусе агрегата.

От двигателя крутящий момент поступает через коробку передач и главную передачу на полуоси, а точнее на жестко зафиксированные на них солнечные шестерни, через промежуточные (сателлиты). Т.е. чтобы машина начала движение, шестерни полуосей должны довести крутящий момент до ведущих колес.

Видео-урок принципа работы дифференциала

Куда именно установить блокирующийся дифференциал, зависит от привода автомобиля: • в раздатку, в передний и задний мост для полноприводных; • в коробку переключения передач для переднеприводных; • в задний мост для заднеприводных.

Про крутящий момент

К этому типу относятся механически дифференциалы червячного типа, обеспечивающие автоматическую блокировку при возникновении разности крутящих моментов между корпусом и приводным валом. Если одно из колес проскальзывает, крутящий момент падает, червячный дифференциал перераспределяет крутящий момент на свободное колесо.

При этом колесо блокируется не полностью, и степень блокировки зависит от степени падения крутящего момента. Самоблокирующиеся дифференциалы типа «Торсен» Слово Torsen в наше время — торговая марка, а образовалось оно при сложении двух слов «torque» — «крутящий момент» и «sensing» — «чувствительный». Под маркой Torsen выпускаются конструкции двух типов.

Самоблокирующиеся дифференциалы типа «Квайф»

Сателлиты дифференциала типа Quaife (их обычно 10) не крепятся на осях, как у аналогов, а находятся в закрытых нишах корпуса. Все они параллельны полуосям, однако в отличие от Torsen Т-2, где каждый сателлит постоянно контактирует с обеими полуосевыми шестернями, в Quaife правый ряд сателлитов находится в контакте с правой полуосевой шестерней, левый – с левой.

Виды блокировок дифференциала

Есть несколько видов блокировки:

  • Полная. Напрямую подсоединить корпус к полуоси, которая получает основную нагрузку и жестко его закрепить. Т.е. передать крутящий момент, как он есть, на колеса.
  • Частичная. Ограничить в планетарном механизме вращение сателлитов. При этом заблокировать дифференциал получиться частично, а значит и крутящий момент перераспределить также частично, но большую его часть перенаправить на колесо со сцеплением.

По способу включения бывают:

  • ручной блокировки;
  • автоматической (самоблокирующей).

Привод ручной блокировки может быть:

  • механический;
  • электрический;
  • гидравлический;
  • пневматический.

Как правило ручная блокировка происходит за счет кулачкового механизма. Он приводит в действие принудительную блокировку дифференциала, с помощью переключателя на приборной панели или рычажного механизма. Т.е.

водитель вручную должен активировать блок. Никаких датчиков и напоминаний. Механизм универсален для применения.

Водитель, включая специальную муфту, соединяет полуось с корпусом дифференциала, и момент передается на прямую без участия сателлитов.

Если Вы купили автомобиль со значком «полный привод», это еще вовсе не значит, что на нем установлена блокировка дифференциала. К сожалению, не все любители 4Х4 об этом знают.

Поэтому внедорожник, повисший в диагональном вывешивание в колее грунтовой дороги, совсем не редкость.

В этой ситуации колеса, находящие в воздухе, энергично крутятся, а те, что плотно прижаты к земле, стоят без участия. Почему же так происходит?

Читайте также:  Как прокачать тормоза (3 главные ошибки прокачки тормозов)

Устройство и принцип работы

С технической точки зрения дифференциал устроен достаточно просто, но при этом он способен выдерживать огромные нагрузки. Что внутри этого узла и как он работает?

Устройство типового дифференциала

По своему типу это планетарный редуктор со всеми необходимыми элементами.

  1. Шестерня главной передачи – подает вращение от КПП на дифференциал.
  2. Ведомая шестерня связана и с главной передачей, и с шестернями-сателлитами.
  3. Сателлиты – закреплены в «чашке» ведомой шестерни, так что вращаются вместе с ней.
  4. Шестерни полуосей – соединены с сателлитами и не контактируют с остальными элементами дифференциала.

Как это работает?

Детально показано на видео-ролике, ниже.

  1. От КПП выходит вал главной передачи, от которого вращение передается на ведомую шестерню.
  2. Ведомая шестерня и скрепленная с ней «чашка» (водило) принимают крутящий момент.
  3. Вращаясь, ведомая шестерня и чашка приводят в движение шестерни-сателлиты.
  4. Сателлиты, в свою очередь, передают вращение на полуоси.
  5. При равной нагрузке на полуоси (когда автомобиль движется по прямой дороге с равномерным покрытием) сателлиты не вращаются. Работает только ведомая шестерня, в чашке которой закреплены сателлиты, и они описывают обороты вместе с ней, при этом не совершая вращения вокруг своей оси. Таким образом, момент вращения распределяется на полуоси поровну, 50:50.
  6. Когда автомобиль поворачивает и одно из колес должно замедлить, а второе – ускорить движение, сателлиты приходят в движение. За счет конической зубчатой передачи они, вращаясь, замедляют одну полуось и ускоряют вторую. Другими словами, перераспределяют момент вращения в нужной пропорции, вплоть до 0:100 без потери усилия.
  7. При пробуксовке одного колеса включается механизм блокировки, без которого на то колесо, которое вращается быстрее, ушел бы весь момент вращения. Без блокировки автомобиль останавливается при попадании хотя бы одного колеса на скользкую поверхность.

При прямолинейном движении

Когда автомобиль движется прямолинейно по гладкой поверхности с твёрдым сухим покрытием, обе полуоси вращаются с одинаковой угловой скоростью. Полуосевые шестерни находятся в покое одна относительно другой, весь дифференциал сильно похож на монолитную конструкцию.

Сателлиты, будучи связанными через свои зубья с обеими полуосевыми шестернями, относительно своих осей не вращаются. Момент распределяется поровну между осями, если дифференциал симметричный и свободный, то есть лишён блокировок. Впрочем, с блокировками в таком идеальном случае будет то же самое.

При повороте

В повороте, а это обычный режим работы дифференциала, поскольку идеальных прямых в природе не существует, одно из колёс всегда будет вращаться быстрее. Сателлиты придут в движение относительно своих осей, но связь между полуосевыми шестернями и корпусом не утратят. То есть момент продолжит передаваться от корпуса к колёсам, причём всё в том же соотношении 50/50.

Это очень любопытно рассмотреть с точки зрения мощности. Момент одинаков, а скорость у внешнего от поворота колеса больше, то есть и мощность на него передаётся пропорционально большая.

И это неудивительно, так как чем больше скорость, тем выше потери, которые компенсируются добавкой мощности. При этом ни малейших помех вращению колёс с разной скоростью создаваться не будет, в отличие от жёсткой связи.

При пробуксовке

Гораздо менее приятно дела обстоят в том случае, когда одно из колёс попало на относительно скользкий участок дороги и сорвалось в пробуксовку при разгоне. Сцепления с дорогой нет, а значит момент сопротивления покрытия резко падает. Но этот момент всегда равен тяговому, это закон физики. Значит и тяговый момент упадёт.

Свободный симметричный дифференциал делит тягу пополам между колёсами. Всегда 50/50. То есть при падении момента на одном до нуля, на втором он обнулится автоматически. Автомобиль начнёт терять скорость, а если речь идёт о трогании с места на льду или жидкой грязи, то он просто там и останется, не сумев выехать из засады.

В этом главный недостаток свободного дифференциала. Он может передать усилие только то, которое способно переварить колесо, находящееся в худших условиях. Даже если второе будет на сухом чистом асфальте, автомобиль никуда не поедет. Вся энергия уйдет на быстрое и бесполезное вращение буксующего колеса.

Самоблокирующийся дифференциал

Как понятно из названия, решает когда «прийти на помощь», сам. Он имеет разновидности конструкции, разберем его отдельно.

Дифференциал повышенного трения или еще можно услышать — LSD, но все это названия одного механизма. В зависимости от ситуации и необходимости, может работать, как обычный дифференциал, а может жестко себя блокировать, если появиться разность в:

  Как сделать подогрев лобового стекла своими руками

  • угловых скоростей;
  • разность в крутящем моменте.

Вот по этому принципу и различают особенности его конструкции.

1. Дисковый механизм

Разновидностей имеет массу, но принцип работы один — обеспечить блокировку во время плохого сцепления, на льду или яме, одного из колес, по средствам фрикционных дисков. Таких дисков целый пакет, одни крепятся к полуоси, а другие к корпусу дифференциала. Во время обычной поездки диски разжаты и на движение колес не влияют.

1 — корпус; 2,4 — шестерни полуосей; 3,5 — наборы фрикционных дисков; 6 — ось блока сателлитов; 7 — раздвижные полукольца.

При потере сцепления — фрикционные диски полуосей, и дифференциала сжимаются и крутящий момент передается от дифференциала на полуось напрямую, без участия сателлитов. Т.е. крутящий момент в основном перейдет на ту полуось, которая вращается медленнее. А все, благодаря силе трения, происходящей между фрикционными дисками.

Если в машине предусмотрен гидравлический привод, то степень сжатия будет переменной, а если установлен пружинный механизм — регулярная. Применяется как в качестве межколесного дифференциала, в основном в спортивных авто, либо между осями у полноприводных внедорожников.

  • Видео-урок по принципу работы блокировки дифференциала
  • 2. Вязкостная муфта (вискомуфта)
  • Используется крайне редко, из-за своих ощутимых недостатков:
  • несовместимость с некоторыми ABS;
  • частые случаи перегрева.

Т.к. вискомуфта имеет внушительные размеры, то и применяется лишь между осями. Правда, случаются прецеденты, установки ее место дифференциала при полном автоматическом приводе. Название она свое получила из-за особенности работы.

Набор перфорированных дисков, помещен в супер вязкую жидкость (силикон), и запечатан в герметичный контейнер. Так же как и в случае с дисковым дифференциалом, пакет дисков поделен на две части, одни на ведущем вале, другие на ведомом.

Если ведущий вал набирает обороты, прикрепленные к нему диски, также ускоряются. При этом они взбивают силикон, который затвердевает и блокируется с дисками ведомого, происходит блокировка дифференциал.

Когда скорость вращения стабилизируется — жидкость вернется к исходному состоянию.

Как устанавливается преднатяг

Регулировка преднатяга осуществляется путем установки пакета специальных пружинных шайб, которые распирают шестеренки внутри блокировки. Полный пакет таких спецшайб, сложенные все вместе составляют толщину 1 см, но все шайбы по толщине разные, чтобы можно было регулировать момент.

Чтобы отрегулировать преднатяг, потребуется:

  • динамометрический ключ стрелочный (ключ с щелчками не подходит, его придется долго настраивать);
  • самодельная спецдеталь, сделанная из простой внутренней гранаты (обрезан и к нему приварен болт) — смотрите ниже на видео;
  • комплект пружинных шайб (колечки);

Порядок регулировки преднатяга:

  1. Разобрать дифференциал блокировки (запоминаем последовательность). После снятия крышки вытаскиваем шнековую шестеренку полуоси; за ней идет узкая шестеренка с большим внутренним отверстием, но который имеет бортик; затем идут те самые регулировочные пружинные шайбы.

    Можно вытащить шнековые сателлиты (сами преднатяги), чтобы проверить какой у них износ.

  2. Установить новые шайбы.
  3. Собрать.
  4. Динамометрическим ключом и специальной самодельной деталью определяем момент затяжки. Когда ключ начинает проворачивать — в этот момент стрелка показывает момент натяга.

В этом видео рассмотрен вариант регулировки шайбами блокировки авто ВАЗ 2108.

Преднатяг до 5 кг не сплющивает до плоского состояния шайбы, такой момент натяжки считается ресурсным. Блокировка с натягом до 5 кг поможет сильно не терять своих характеристик около 4 лет. Любая блокировка с натягом в первые пару месяцев теряет около 1 кг натяга.

Специалисты рекомендуют делать для переднего дифференциала с самоблокировкой преднатяг не больше 5 кг, а для заднего дифференциала — не больше 7 кг. При максимальной величине, например, в 9 кг, все пружинные шайбы будут уже прижаты и эффект пружин будет потерян.

Плюсы и минусы самоблокирующегося дифференциала

Как и, любое устройство, самоблок имеет свои преимущества и недостатки.

Плюсы:

  • повышение проходимость и управляемости автомобиля;
  • автоматизация всего процесса;
  • улучшение динамики при разгоне;
  • устранение, хоть и частичное, пробуксовки одного из колес.

Минусы:

  • главный недостаток в том, что часто механизм включает блокировку тогда когда это не нужно, что может ухудшить управляемость авто.

Подводя итог, нужно подчеркнуть важность блокировки дифференциала. В сложных дорожных ситуациях она просто необходима для обеспечения высокого уровня безопасности и управляемости.

И жизненно важна, для прохождения сложных трасс, горных местностей, размытого бездорожья.

А способность самоблокирующегося дифференциала к полной автоматизации всех процессов еще и поднимает уровень комфорта автовладельца.

Ссылка на основную публикацию