Самоблокирующийся дифференциал — как это работает — журнал За рулем

Именно для решения этих проблем и был создан дифференциал – механизм, который дополнительно распределяет энергию, исходящую от двигателя, между осями транспортного средства в соответствии со значением сопротивления качению

Ахиллесова пята

Для простоты понимания проблемы свободных дифференциалов, используемых на большинстве автомобилей, рассмотрим пример с их межколесными представителями — поскольку межосевые собратья на полноприводных машинах работают аналогично.

Межколесный дифференциал обеспечивает разность частот вращения ведущих колес в повороте. Это важно для борьбы с так называемым паразитным крутящим моментом и для сохранения управляемости автомобиля. Ведь в повороте внешнее колесо идет по более длинной дуге, нежели внутреннее, и при равенстве частот вращения неизбежна пробуксовка.

Материалы по теме

Лада 4х4

Схема работает гладко, пока одно из колес не теряет сцепление с дорогой. К примеру, когда правые колёса автомобиля стоят на асфальте, а левые — на льду. В силу своей конструкции обычный дифференциал имеет чрезмерную свободу. Стоящее на льду колесо будет беспомощно вращаться, а опирающееся на асфальт останется неподвижным.

Стремление решить проблему привело инженеров к созданию дифференциалов двух новых видов — с принудительной блокировкой и самоблокирующихся, повышенного трения (LSD, Limited-Slip Differential). Вторая группа получила большее распространение. Такие дифференциалы работают автономно и не требуют какого-либо внешнего привода. Их устанавливают серийно на многие спортивные легковые автомобили и кроссоверы. А можно самому приобрести и установить самоблок на свою машину. Самые ходовые — червячные (винтовые) и дисковые.

Дифференциалы LSD делятся на две группы по принципу действия: срабатывающие от изменения крутящего момента и от разницы угловых скоростей. Винтовые относятся к первой, а дисковые — ко второй.

LSD дифференциал — что это такое и откуда пошло

Аббревиатура «LSD» пошла с английского языка. Она расшифровывается как «Limited Slip Differential», что на наш язык переводится как «дифференциал с повышенным внутренним сопротивлением». Как уже было сказано выше, дифференциал повышенного трения LSD не обеспечивает полной блокировки, допуская определенную разницу между скоростями вращения валов. Он срабатывает лишь в том случае, когда разница ощутима, когда достигается определенная диспропорция между валами. О видах полной блокировки можно почитать в статье о дифференциалах в целом. Выше уже было сказано, что LSD часто ставят в различные автомобили: как в спортивные, так и во внедорожники. Например, в моём Nissan Terrano 1 поколения в кузове WD 21 установлен именно такой LSD.

Обыкновенный LSD дифференциалОбыкновенный LSD дифференциал

В пример еще можно привести LSD дифференциал Toyota — в определенный момент блокировка срабатывает и крутящий момент обеих валов сравнивается, становится одинаковым. Равные пропорции всё равно дают возможность завязшему колесу прокручиваться, но то колесо, которое имеет хорошее сцепление, тоже начинает крутиться и джип выезжает с засады на нормальное место (во многих, но далеко не во всех случаях).

Условия

  • Открыт дифференциальный дифференциальный редуктор без блокирующего устройства.
  • Блокировка дифференциала является дифференциальной передачей которого компенсирующие функция может быть включен и выключен. Тогда блокирующий эффект составляет 100%; d. Другими словами, колеса жестко сцеплены, они всегда вращаются с одинаковой скоростью.
  • Дифференциал ограниченного скольжения представляет собой дифференциальный механизм с структурно повышенным сопротивлением трения. Это ограничивает компенсирующий эффект дифференциала. Распределение крутящего момента при движении прямо по однородной поверхности дороги составляет 50%: 50%.
  • Дифференциальная ось или поперечным является дифференциальной передачей для компенсации скорости между двумя колесами ведущей оси.
  • Продольный, центральный замок или центра является дифференциальной передачей для компенсации скорости между двумя осями привода. В дополнение к обычным межосевым дифференциалам здесь также используются планетарные передачи, которые распределяют крутящий момент между осями в соотношении 40%: 60% или 33%: 67% (в автомобилях обычно как соотношение переднего и заднего мостов).

Ранняя история [ править ]

В 1932 году Фердинанд Порше разработал гоночный автомобиль Гран-при для компании Auto Union . Высокая мощность конструкции вызвала чрезмерную пробуксовку одного из задних колес на любой скорости до 160 км / ч (100 миль в час). В 1935 году Porsche поручил инженерной фирме ZF разработать дифференциал повышенного трения для улучшения характеристик. [ необходимая цитата ] Стали доступны “скользящие штифты и кулачки” ZF, [1] и одним из примеров был Тип B-70, который использовался во время Второй мировой войны в военных VW ( Kübelwagen и Schwimmwagen ), хотя технически это не было ограниченным -пробуксовочный дифференциал, но система состоит из двухсвободно вращающиеся колеса, которые передавали всю мощность двигателя на медленное вращение двух колес. [2]

Дифференциал с принудительной блокировкой

Используется в полноприводной технике и представляет собой стандартный дифференциал с кулачковой муфтой, замыкание которой приводит к жесткому соединению корпуса с одной из полуосей. Распределение крутящего момента при блокировке – только в пропорции 50:50, благодаря простоте конструкции и надежности используется на внедорожниках. Единственный недостаток – блокировку приходится включать и выключать вручную, для чего нужно останавливаться. Раньше это никому особо не мешало, но в наше время выглядит немного анахронизмом.

Дифференциал “Торсен”: принцип работы

Недостатки - фотография 10

“Торсен” – это одна из разновидностей самоблокирующихся дифференциалов. Такой механизм есть как на отечественных авто, так и на иномарках. Принцип действия дифференциала “Торсен” построен на изменяющемся трении механических частей, которое приводит к распределению вращательного момента между колесной парой.

Применение - фото 11

Преимущества [ править ]

В этом разделе

не процитировать любые источники

.

Пожалуйста, помогите улучшить этот раздел , добавив цитаты из надежных источников . Материал, не полученный от источника, может быть оспорен и удален . ( Декабрь 2016 г. ) ( Узнайте, как и когда удалить этот шаблон сообщения )

Основное преимущество дифференциала повышенного трения демонстрируется на примере стандартного (или «открытого») дифференциала в условиях бездорожья или снега, когда одно колесо начинает пробуксовывать. В таком случае со стандартным дифференциалом проскальзывающее или бесконтактное колесо получит большую часть мощности (в виде вращения с низким крутящим моментом и высокой частотой вращения), в то время как контактирующее колесо останется неподвижным по отношению к земле. моментпередаваемый открытым дифференциалом всегда будет одинаковым на обоих колесах; если одна шина находится на скользкой поверхности, прилагаемый крутящий момент легко преодолеет имеющееся сцепление с очень низким числом. Например, правая шина может начать вращаться, как только на нее будет приложен крутящий момент 70 Нм (50 фунт-футов), поскольку она находится на обледенелой поверхности. Поскольку на обоих колесах всегда ощущается одинаковый крутящий момент, независимо от скорости, с которой они вращаются, это означает, что колесо с тяговым усилием также не может получить крутящий момент более 70 Нм, что намного меньше, чем требуется для перемещения колеса. средство передвижения. Между тем, шина на скользкой поверхности будет просто вращаться, поглощая всю реальную мощность.выходная мощность (которая является функцией крутящего момента, создаваемого с течением времени), даже если оба колеса имеют одинаковый (очень низкий) крутящий момент. В этой ситуации дифференциал повышенного трения предотвращает передачу избыточной мощности на одно колесо и, таким образом, поддерживает вращение обоих колес с приводом, гарантируя, что тяга не будет ограничена колесом, которое может выдерживать минимальную мощность.

Преимущества LSD в мощных заднеприводных автомобилях были продемонстрированы в эпоху “маслкаров” в Соединенных Штатах с середины 1960-х до начала 1970-х годов. Автомобили той эпохи обычно были заднеприводными и не имели независимой подвески задних шин (вместо этого использовалась ведущая ось ). В случае ведущей оси, когда через дифференциал передается высокий крутящий момент, тяговое усилие на правом заднем колесе ниже, поскольку ось, естественно, хочет вращаться за счет кручения ведущего вала (но удерживается неподвижно, будучи установленной на раме транспортного средства). . Это привело к появлению терминов «отслаивание одного колеса» или «возгорание одной шины». Таким образом, «Muscle-Cars» с LSD или posi (положительное сцепление) имели явное преимущество перед своими «вращающимися колесами» собратьями.

Механический дифференциал «торсен»

С ходу стоит отметить, что «торсен» – не фамилия шведского изобретателя, а сокращение от слов Torque Sensitive и потому не склоняется. Его устройство настолько сложное, что рассказывать о нем бесперспективно, а лучше сразу посмотреть видео.Этот полностью механический дифференциал на определенном этапе (например, при распределении тяги в соотношении 80:20) блокируется и не дает передать весь крутящий момент на проскальзывающую ось.

В силу своей природы срабатывает «торсен» мгновенно и точно так же «отпускает», за что полюбился некоторым производителям: к примеру, несколько поколений Audi quattro и последняя версия Mitsubishi SuperSelect используют именно его. Впрочем, и у «торcена» есть проблема – его не так просто подружить с системами стабилизации, поскольку он именно что механический.

Назначение

Итак, для чего нужен данный механизм? Самый простой дифференциал способен распределять мощность или крутящий момент между двух колес одинаково, равномерно. Если одно колесо буксует и не может зацепиться за дорожное полотно, то крутящий момент на втором колесе будет равным нулю. Усовершенствованные модели, а подавляющее их большинство – это дифференциалы с механизмом самоблока, оснащены системой, блокирующей вывешенную полуось. Тогда крутящий момент распределяется так, чтобы максимальная мощность была на колесе, которое сохранило хорошее сцепление с дорогой.

Дифференциал “Торсен” – это наиболее оптимальное решение для полноприводного автомобиля, эксплуатируемого по большей части в тяжелых условиях. “Торсен” – это не фамилия разработчика, а аббревиатура. Это означает чувствительность к вращательному моменту или Torque Sensing.

Установка дифференциала повышенного трения.

Дифференциалы устанавливаются на всех типах автомобилей. На машинах с одной ведущей осью устанавливается один дифференциал на ведущей оси, между колёсами. На автомобилях с подключаемой второй ведущей осью устанавливается два дифференциала, по одному на оси, также между колёсами. На автомашинах с постоянным полным приводом устанавливается три дифференциала: один – межосевой, и по одному на осях между колёсами. Межколёсный дифференциал распределяет нагрузку между колёсами, в зависимости от условий их работы, а межосевой распределяет нагрузку между осями. Все виды рассматриваемых дифференциалов могут устанавливаться между осями полноприводных автомашин, а также между полуосями (межколёсные) полноприводных и с одномостовым приводом. Вискомуфта, в связи со своей массивностью, устанавливается, в основном, между осей. Для установки дифференциала необходимо досконально исследовать конструктивные особенности трансмиссии машины и определить, какой вид дифференциала подойдёт для установки (несмотря на универсальность изготовления дифференциалов, существуют отличия, не позволяющие произвести установку без выполнения доработок, замены деталей или агрегата). Установку дифференциалов повышенного трения необходимо выполнять специалистам высокой квалификации. При необходимости выполнения доработок может возникнуть потребность в токарных, фрезерных, шлифовальных и других станках.

Три режима работы

Если рассматривать полностью принцип работы дифференциала “Торсен”, то нужно сказать, что система может работать в трех различных режимах. Конкретный режим зависит от уровня сопротивления на колесе. Когда оно одинаковое, то вращательный момент распределяется равномерно.

Дифференциал Торсен: что это и как работает? - фото 15

Если на одном из колес сопротивление повышается, то в работу включается червячная пара, и тем самым приводится в действия вторая пара, несмотря на небольшое сопротивление на ней. Это ведет к перераспределению момента так, как нужно. В этом случае одно колесо замедлится. Второе станет вращаться быстрее.

Если на одной из шин полностью теряется сопротивление, тогда это будет сопровождаться блокировкой или заклиниванием червячной пары из-за большого трения. Тогда сразу же тормозится вторая пара. Крутящий момент выравнивается. Работа дифференциала “Торсен” в этом режиме схожа с прямолинейным движением.

литература

  • Йоханнес Луоманн: Дифференциалы повышенного трения в автомобилях , журнал VDI 110 (1968), № 6, стр. 209-216.
  • Джон Луанн: зубчатая передача , Springer-Verlag , 1988, ISBN 3-540-18307-8 .
  • Зигфрид Ветцель: Технологии в экспериментах – редукторы , серия Phywe , Industrie-Druck GmbH – Verlag, Göttingen, 1973, 4.8. Самоблокирующийся дифференциал (блокировка фиксированного значения) .

На своем месте

Материалы по теме

001

Если конкретная модель автомобиля обделена дифференциалом повышенного трения (LSD), а владелец хочет его заполучить, чтобы увереннее чувствовать себя на бездорожье или получать больше удовольствия от езды по гоночному треку, есть несколько путей решения проблемы.

Подбор самоблока зависит от режима эксплуатации машины. Если это обычная повсе­дневная езда и любительские соревнования в различных дисциплинах, то первым делом нужно изучить все существующие модификации автомобиля. Возможно, что некоторые версии получают LSD на заводском конвейере, но не поставляются на наш рынок. В этом случае можно заказать самоблок по каталогу или поискать бывший в употреблении. Лучше брать новый: это дороже, но будет уверенность, что он встанет на автомобиль как родной. Еще важнее другое: производитель тестировал машину с таким дифференциалом, подбирал его вид (дисковый или винтовой) и характеристики, чтобы по-настоящему раскрыть потенциал машины.

Случаются парадоксы: достоинство узла в определенных условиях становится его недостатком

Если заводского варианта нет, то предпочтительнее взять винтовой дифференциал типа Torsen T2/Quaife. Он проще и значительно дешевле версии T1, но при этом не сильно отстает по характеристикам. Аналогичные дифференциалы предлагает масса других производителей. Среди достоинств такого самоблока — быстрое, но мягкое и прогнозируемое срабатывание, широкий диапазон изменения момента на колесах, внушительный ресурс и надежность. При подборе дифференциала рекомендуется ограничиться преднатягом до 7 кг. Иначе его ресурс будет заметно ниже из-за повышенного износа внутренних элементов — без получения заметных ездовых дивидендов.

Если же нужна подготовка под професси­ональный уровень соревнований на бездорожье и треке, лучше выбрать дисковый самоблок. Рынок предлагает много подобных узлов. Частенько такие самоблоки имеют преднатяг от 10 кг. Благодаря этому они отлично работают в условиях соревнований — но при этом крайне непрактичны в повседневной езде, так как блокируются слишком рано и жестко. Дисковые дифференциалы проще переваривают высокую степень преднатяга, однако она достаточно быстро проседает. Для ее восстановления потребуется снятие и полная разборка узла.

КЛАССОВОЕ ДЕЛЕНИЕ

Коэффициент блокировки (КБ) — одна из двух основных характеристик самоблокирующегося дифференциала. КБ характеризует соотношение моментов на отстающем колесе (имеет хорошее сцепление с дорогой) и на забегающем (потеряло сцепление). Для свободного межколесного дифференциала он равен единице — дифференциал всегда делит крутящий момент между осями поровну. Для самоблоков КБ обычно составляет от 1 до 5. То есть при наивысшем коэффициенте такой дифференциал может реализовать на отстающем колесе в пять раз больше крутящего момента, чем на забегающем.

Некоторые производители указывают КБ в процентах. Если конкретный дифференциал имеет коэффициент 30%, то он может передать максимум 65% момента на колесо с лучшим сцеплением (стандартные 50% плюс 30% от оставшейся половины, то есть еще 15%). Если КБ равен 70%, то этому колесу достанется до 85% усилия (50% + 35%).

КБ зависит от конструктивных особенностей дифференциала. Для червячных (винтовых) узлов это в первую очередь угол нарезки зубьев на шестернях, а для дисковых — конфигурация фрикционов.

Другая важная характеристика дифференциала — преднатяг. Чем он больше, тем значительнее первоначальный момент внутреннего трения в узле. В основном он зависит от тех же особенностей, что и КБ. Однако современные самоблоки всё чаще имеют в своей схеме регулировочные шайбы. Они стоят между полуосевыми шестернями и дополнительно их распирают, увеличивая преднатяг, который можно подгонять под любые условия эксплуатации.

Дополнительный плюс конструкции с шайбами — возможность продлить жизнь дифференциала. Со временем неизбежен износ зубьев червяков и фрикционных дисков, который снижает преднатяг и эффективность работы узла. Замена пружинных конических шайб, которые тоже ослабевают, вновь взбодрит самоблок, если подобрать необходимое количество шайб и их толщину. Важно учитывать, что увеличенный преднатяг всегда повышает нагрузку на любой дифференциал, что неизбежно усиливает его износ и сокращает ресурс.

Благодарим за помощь в подготовке материала «КПП Сервис» (www.vaz08–15.ru).

Фото: компании-производители

Преимущества дифференциалов этой конструкции

Преимуществ у данной конструкции достаточно много. Данный механизм устанавливают за то, что точность его работы чрезвычайно высокая, при этом работает устройство очень плавно и тихо. Мощность распределяется между колесами и мостами автоматически – какое-либо вмешательство водителя не нужно. Перераспределение момента никак не влияет на торможение. Если дифференциал эксплуатируется корректно, то обслуживать его не нужно – от водителя требуется только проверять и периодически менять масло.

Именно поэтому многие водители ставят дифференциал “Торсен” на “Ниву”. Там также применена система постоянного полного привода и никакой электроники, поэтому нередко любители экстрима меняют штатный дифференциал на данный узел.

Внешние ссылки [ править ]

  • Пояснения к дифференциалам повышенного трения

Часть автомобильной серии

  • Дизель
  • Электрический
  • Топливная ячейка
  • Гибрид ( Подключаемый гибрид )
  • Двигатель внутреннего сгорания
  • Бензиновый двигатель
  • Паровой двигатель
  • Автоматическая коробка передач
  • Цепной привод
  • Прямой привод
  • Схватить
  • Шарнир постоянных угловых скоростей
  • Бесступенчатая трансмиссия
  • Связь
  • Дифференциальный
  • Коробка передач с прямым переключением передач
  • Приводной вал
  • Коробка передач с двойным сцеплением
  • Ведущее колесо
  • Автоматическая механическая коробка передач
  • Электрореологическая муфта
  • Эпициклическая передача
  • Гидравлическая муфта
  • Привод трения
  • Коробка передач
  • Giubo
  • Драйв Гочкиса
  • Дифференциал повышенного трения
  • Блокировка дифференциала
  • Механическая коробка передач
  • Мануматический
  • Парковочная защелка
  • Припаркуйся на проводе
  • Преселекторный редуктор
  • Полуавтоматическая трансмиссия
  • Сдвиг по проводам
  • Гидротрансформатор
  • Коробка передач
  • Блок управления коробкой передач
  • универсальный шарнир
  • Узел ступицы колеса
  • Колесо
    • Обод
    • Литые диски
    • Колпачок
  • Шина
    • Бескамерный
    • Радиальный
    • Дождь
    • Снег
    • Гоночное пятно
    • Внедорожный
    • Спущенном
    • Запасной
  • Электрический двигатель
  • Трансмиссия гибридного автомобиля
  • Электрический генератор
  • Генератор

Недостатки

Есть и минусы. Это высокая цена, ведь внутри конструкция устроена достаточно сложно. Так как дифференциал работает на принципе терния, из-за этого повышается расход топлива. При всех преимуществах КПД довольно низкий, если сравнивать с похожими системами другого типа. Механизм имеет высокую предрасположенность к заклиниванию, а износ внутренних элементов довольно интенсивный. Для смазки нужны специальные продукты, так как при работе узла выделяется много тепла. Если на одной оси установлены разные колеса, то детали изнашиваются еще более интенсивно.

В чем плюсы и минусы дифференциала Торсен? - фотография 17

Источники:

  • Drive2.ru
  • FB.ru
  • http://seite1.ru/
  • Устройство автомобиля
  • Бесплатные электронные технические руководства
  • Авторамблер
  • victorborisov.livejournal.com
Понравилась статья? Расскажите друзьям: Оцените статью, для нас это очень важно:

Проголосовавших: 1 чел.
Средний рейтинг: 5 из 5.

Рейтинг
( 1 оценка, среднее 5 из 5 )
Загрузка ...