Палец дифференциала

Полезная модель относится к узлам и деталям машин, а именно к планетарным дифференциальным передачам с коническими зубчатыми колесами, и может быть использована в трансмиссиях транспортных машин. Задачей заявляемой полезной модели является повышение надежности и долговечности механизма дифференциала. Технический результат заключается в улучшении смазки трущихся поверхностей деталей дифференциала за счет обеспечения подвода к ним масла при упрощении конструкции. Указанный технический результат достигается тем, что дифференциал 1, содержащий корпус 7 со смазочными окнами 12, в котором размещены полуосевые шестерни 24, сателлиты 17, расположенные на взаимно перпендикулярных осях, закрепленных в корпусе, при этом полуосевые шестерни образуют с сателлитами планетарную зубчатую передачу, согласно решению взаимно перпендикулярные оси снабжены лысками 23, выполненными в зонах размещения сателлитов перпендикулярно оси вращения дифференциала, смазочные окна расположены на участках корпуса, ограниченных плоскостями размещения полуосевых шестерней и перпендикулярными им плоскостями, проходящими через оси для сателлитов, а корпус снабжен, по крайней мере, одним смазочным каналом 30, соединяющим внешнюю поверхность корпуса с поверхностью 25 полуосевой шестерни, контактирующей с корпусом. Дифференциал снабжен шайбами 29, расположенными между корпусом и торцевыми поверхностями сателлитов и полуосевых шестерней. На поверхности 25 полуосевой шестерни, контактирующей с корпусом, выполнена винтовая канавка 28. Взаимно перпендикулярные оси выполнены в виде крестовины 31. Взаимно перпендикулярные оси выполнены в виде пальцев 20. Центральный участок пальца имеет диаметр, превышающий диаметр участков под сателлитами.

1 н., 5 з.п. ф-лы, 3 илл.

Известен дифференциал, содержащий корпус, в котором установлены две полуосевые шестерни и две оси с установленной на каждой из них парой сателлитов. Оси установлены в корпусе с зазорами, равными сумме допусков сопрягаемых деталей и обеспечивающими шесть степеней свободы, при этом оси пальцев расположены в одной плоскости. Между сателлитами и корпусом расположены опорные элементы, выполненные в виде сферических поверхностей. На краях осей в месте соединения с корпусом выполнены лыски (сегментные вырезы) для исключения возможности выпадения осей из корпуса (см. патент на полезную модель RU 9501, МПК F16H 48/00).

Однако в описанном дифференциале отсутствует возможность циркуляции смазочной жидкости через корпус, что может привести к перегреву и заклиниванию сателлитов на осях при длительной работе.

Известен дифференциал, содержащий расположенные в корпусе конические сателлиты и центральные (полуосевые) шестерни. Корпус снабжен фланцем, с которым соединены крышка и зубчатое колесо привода дифференциала (ведомая шестерня). Между корпусом и крышкой выполнен масляный канал, образованный пазом в крышке и фланцем. В корпусе у полуосевой шестерни выполнено сквозное отверстие, а на осях, предназначенных для удерживания сателлитов, выполнены спиральные маслоподводящие канавки (см. патент на изобретение RU 2225957, МПК F16H 57/04).

В данном дифференциале обеспечивается обильная смазка трущихся поверхностей деталей путем создания в нем интенсивного потока воздушно-масляной смеси, однако его конструкция является сложной и трудоемкой в изготовлении.

Наиболее близким к заявляемому техническому решению является дифференциал транспортной машины. В корпусе дифференциала, выполненном со смазочными окнами, на крестовине, представляющей собой две закрепленные под прямым углом оси, расположены сателлиты, опирающиеся торцами на корпус. На внутренних торцевых поверхностях сателлитов выполнены конические маслоприемники с выходом к крестовине. Такое расположение маслоприемников обеспечивает подачу смазочной жидкости к области трения сателлитов об ось при их быстром вращении в случае, когда одна из полуосевых шестерен неподвижна (см. патент на изобретение RU 2240457, МПК F16H 57/04).

Недостатком прототипа является недостаточная смазка трущихся поверхностей сателлитов, а также и отсутствие смазки полуосевых шестерен.

Задачей заявляемой полезной модели является повышение надежности и долговечности механизма дифференциала.

Технический результат заключается в улучшении смазки трущихся поверхностей деталей дифференциала за счет обеспечения подвода к ним масла при упрощении конструкции.

Указанный технический результат достигается тем, что дифференциал, содержащий корпус со смазочными окнами, в котором размещены полуосевые шестерни, сателлиты, расположенные на взаимно перпендикулярных осях, закрепленных в корпусе, при этом полуосевые шестерни образуют с сателлитами планетарную зубчатую передачу, согласно решению взаимно перпендикулярные оси снабжены лысками, выполненными в зонах размещения сателлитов перпендикулярно оси вращения дифференциала, смазочные окна расположены на участках корпуса, ограниченных плоскостями размещения полуосевых шестерней и перпендикулярными им плоскостями, проходящими через оси для сателлитов, а корпус снабжен, по крайней мере, одним смазочным каналом, соединяющим внешнюю поверхность корпуса с поверхностью полуосевой шестерни, контактирующей с корпусом. Дифференциал набжен шайбами, расположенными между корпусом и торцевыми поверхностями сателлитов и полуосевых шестерней. На поверхности полуосевой шестерни, контактирующей с корпусом, выполнена винтовая канавка. Взаимно перпендикулярные оси выполнены в виде крестовины. Взаимно перпендикулярные оси выполнены в виде пальцев. Центральный участок пальца имеет диаметр, превышающий диаметр участков под сателлитами.

Полезная модель поясняется чертежами, где на фиг.1 представлен ведущий мост автомобиля с дифференциалом в разрезе, на фиг.2 представлена сборочная схема дифференциала с двумя пальцами, на фиг.3 представлена сборочная схема дифференциала с крестовиной.

Позициями на чертежах обозначены:

1 - дифференциал;

2 - картер;

3 - ведущая шестерня;

4 - фланец вала ведущей шестерни;

5 - полуось;

6 - подшипник;

7 - корпус;

8 - деталь корпуса с фланцем;

9 - деталь корпуса со смазочными окнами;

10 - фланец корпуса;

11 - ведомая шестерня;

12 - смазочное окно;

13 - болт;

14 - сквозное соединительное отверстие;

15 - глухое соединительное отверстие;

16 - канавка;

17 - сателлит;

18 - внешняя торцевая поверхность сателлита;

19 - палец;

20 - бортик;

21 - проточка;

22 - лыска;

23 - полуосевая шестерня;

24 - радиальная поверхность полуосевой шестерни;

25 - торцевая поверхность полуосевой шестерни;

26 - профильная поверхность полуосевой шерстерни;

27 - винтовая канавка;

28 - шайба;

29 - смазочный канал;

30 - крестовина;

31 - кольцо;

32 - стержень.

Дифференциал 1 предназначен для размещения в картере 2 моста автомобиля и служит для передачи крутящего момента от карданного вала, прикрепленного к фланцу 4 вала ведущей шестерни 3, к ведущим колесам посредством полуосей 5.

Устройство полезной модели.

Дифференциал содержит полый корпус 7, закрепленный в картере с возможностью вращения вокруг своей оси благодаря подшипникам 6, расположенным с торцевых сторон корпуса. Корпус выполнен разъемным из двух деталей, одна из которых (деталь 8) снабжена фланцем 10 на торцевой поверхности для закрепления ведомой шестерни 11, находящейся в зацеплении с ведущей шестерней 3 и образующей с ней коническую (гипоидную) зубчатую передачу, а в другой детали 9 выполнены окна 12 для подвода масла из картера 2 моста в полость корпуса 7. Детали 8 и 9 корпуса соединены между собой при помощи болтов 13, при этом в детали 9 выполнены сквозные осевые соединительные отверстия 14 для расположения в них болтов 13, а в детали 8 выполнены глухие осевые соединительные отверстия 15 с резьбой для ввинчивания в них резьбы болтов 13. В месте сопряжения на торцевой поверхности каждой детали корпуса выполнены по четыре полукруглые канавки 16 для размещения концов двух расположенных под прямым углом друг к другу пальцев 20 (стержней округлой формы, служащих осями вращения для сателлитов 17). В средней части пальцев 20 выполнены проточки 22 глубиной до их геометрической оси, обеспечивающие взаимосопряжение и расположение пальцев в одной плоскости. На каждом пальце расположено по два сателлита 17 (конических зубчатых колеса), закрепленных с возможностью вращения, а перемещение сателлитов вдоль осей ограничено стенкой корпуса, контактирующей с внешней торцевой поверхностью 18 сателлита, и бортиком 21, выполненным на пальце со стороны внутренней торцевой поверхности 19 сателлита. Бортики 21 на пальце расположены в местах сопряжения участков меньшего диаметра, расположенных под сателлитами, с центральным участком большего диаметра. На пальцах (осях сателлитов) под сателлитами перпендикулярно оси вращения дифференциала выполнены лыски 23 (сегментные вырезы), обеспечивающие подвод масла к зонам контакта пальцев с сателлитами. В каждой детали 8 и 9 корпуса расположено по одной конической полуосевой шестерне 24, выполненной с гладкой торцевой опорной поверхностью 26, внутренней профильной поверхностью 27 для шлицевого соединения с полуосью 5, радиальной опорной поверхностью 25 с винтовой канавкой 28 для обеспечения распределения смазки по зоне трения поверхности 25 о корпус 7. Между корпусом 7 (деталями 8 и 9) и торцевыми поверхностями сателлитов, а также полуосевых шестерен расположены шайбы 29, снижающие трение. Зубцы двух полуосевых шестерен и четырех сателлитов находятся в зацеплении, образуя планетарную коническую передачу, а четыре смазочных окна 12 выполнены в детали 9 между сателлитами. Такое расположение смазочных окон позволяет им всегда оставаться открытыми вследствие удаленности от всех зубчатых колес дифференциала (и сателлитов, и полуосевых шестерней). В каждой из деталей 8 и 9 корпуса выполнены сквозные смазочные каналы 30 для подвода масла из картера 2 к месту контакта радиальной опорной поверхности 25 полуосевых шестерней 24 с корпусом 7.

Возможно выполнение дифференциала с крестовиной 31, установленной в корпусе и выполняющей функции осей для закрепления сателлитов с возможностью вращения. Крестовина представляет собой кольцо 32 с цилиндрическими стержнями 33 на его внешней поверхности, расположенными в одной плоскости с кольцом под прямыми углами. Сателлиты 17 установлены на стержнях и контактируют своими внутренними торцевыми поверхностями 19 с кольцом. С обеих сторон крестовины параллельно плоскости размещения кольца и стержней выполнены лыски 23, расположенные на стержнях под сателлитами, а также на кольце для обеспечения проникновения масла к зонам контакта сателлитов со стержнями. Внешние части стержней расположены в канавках 16 между деталями 8 и 9 корпуса 7.

Принцип работы полезной модели.

Дифференциал обеспечивает стабильное и надежное функционирование ведущего моста с налитым в его картер трансмиссионным маслом в двух граничных режимах - при вращении колес с одинаковой угловой скоростью и при блокировке одного колеса и пробуксовке другого, а также в промежуточных режимах, когда оба колеса вращаются, но с различными угловыми скоростями.

В режиме синхронного вращения колес вращение от ведущей шестерни 3 передается на ведомую шестерню 11, находящуюся в зацеплении с ней. Вместе с ведомой шестерней вращается корпус 7 дифференциала и закрепленные в нем пальцы 20 (либо крестовина 31). Сателлиты, расположенные на пальцах (либо крестовине) и находящиеся в зацеплении с полуосевыми шестернями 24, приводят их во вращение с одинаковыми угловыми скоростями, оставаясь при этом неподвижными относительно своих осей вращения. В данном режиме не происходит относительного движения шестерней планетарной передачи внутри корпуса, а трение происходит только в подшипниках 6, при помощи которых корпус закреплен в картере 2. При этом зубья ведомой шестерни, частично погруженной в масло, налитое в картер, при вращении образуют воздушно-масляную смесь, разбрызгивающуюся на подшипники и смазывающую их.

В другом граничном режиме, при блокировании одного колеса, вращение от ведущей шестерни 3 также передается на ведомую шестерню 11, а от нее на корпус 7 дифференциала 1 и закрепленные в нем пальцы 20 (либо крестовину 31). Однако сателлиты вращаются относительно осей, обеспечивая качение по зубчатой поверхности неподвижной полуосевой шестерни 24, соединенной с полуосью 5 неподвижного колеса. При этом полуосевая шестерня 24, соединенная с полуосью 5 подвижного колеса, вращается в направлении вращения корпуса 7, но с большей угловой скоростью, так как зубья полуосевой шестерни находятся в зацеплении с зубьями вращающихся сателлитов. Создаваемая ведомой шестерней воздушно-масляная смесь попадает на вращающиеся подшипники 6, смазывая их, а также в смазочные каналы 30 и через них поступает к радиальным поверхностям 25 полуосевых шестерней. Масло из смазочных каналов захватывается винтовыми канавками 28 и равномерно распределяется по всей радиальной поверхности вращающейся полуосевой шестерни, снижая трение и тепловые нагрузки в зоне контакта полуосевой шестерни с корпусом. Воздушно-масляная смесь проходит через смазочные окна 12 в полость корпуса 7, попадает на трущиеся шестерни 17 и 24 планетарного механизма, смазывая и охлаждая их, а также на пальцы (либо крестовину), по лыскам 23 которых капли масла легко проникают в зоны трения сателлитов о пальцы (либо стержни 33 крестовины), предотвращая их перегрев и заклинивание. Таким образом, заявляемая полезная модель позволяет достичь качественной смазки всех трущихся поверхностей дифференциала, избежать перегрева деталей при длительной работе в режиме блокировки одного колеса и пробуксовки другого, устранить вероятность заклинивания деталей и образования на их поверхностях задиров.

При работе устройства в промежуточных режимах обе полуосевые шестерни вращаются в одном направлении с корпусом, однако одна шестерня, соединенная полуосью с колесом, имеющим лучшее сцепление с дорогой или движущимся по дуге меньшего радиуса, вращается чуть медленнее корпуса, другая шестерня вращается чуть быстрее корпуса. Следовательно, возникает трение радиальных поверхностей полуосевых шестерней о корпус, а также сателлитов о пальцы либо стержни крестовины, однако ко всем трущимся поверхностям в процессе работы поступает масло посредством смазочных каналов и винтовых канавок, а также смазочных окон и лысок соответственно.

Заявляемое устройство изготовлено на базе дифференциала производства ООО «Автокомпоненты-Группа ГАЗ». Помимо отверстий в корпусе дифференциала, предусмотренных заводом-изготовителем, в каждой части составного корпуса, содержащей по одной полуосевой шестерни, выполнено по четыре равномерно распределенных по окружности сквозных канала для подвода трансмиссионного масла, попадающего на внешнюю поверхность корпуса в процессе работы, к месту контакта радиальной поверхности полуосевой шестерни с корпусом. При этом для равномерного распределения по радиальной поверхности полуосевой шестерни трансмиссионного масла, поступающего через каналы, на упомянутой поверхности выполнена винтовая канавка. Кроме того, в части корпуса со смазочными окнами, перекрываемыми сцепленными зубьями планетарной передачи и не обеспечивающими попадания достаточного количества масла в корпус, выполнены четыре дополнительных смазочных окна, расположенные между сателлитами и обеспечивающие постоянную циркуляцию воздушно-масляной смеси через корпус. Для первого варианта выполнения дифференциала были изготовлены новые пальцы с центральной частью, имеющей больший диаметр для образования бортика, а также лысками, расположенными под сателлитами и выполненными с противоположных сторон параллельно дну проточки в центре. В другом варианте для размещения сателлитов в корпусе дифференциала использована крестовина.

1. Дифференциал, содержащий корпус со смазочными окнами, в котором размещены полуосевые шестерни, сателлиты, расположенные на взаимно перпендикулярных осях, закрепленных в корпусе, при этом полуосевые шестерни образуют с сателлитами планетарную зубчатую передачу, отличающийся тем, что взаимно перпендикулярные оси снабжены лысками, выполненными в зонах размещения сателлитов перпендикулярно оси вращения дифференциала, смазочные окна расположены на участках корпуса, ограниченных плоскостями размещения полуосевых шестерней и перпендикулярными им плоскостями, проходящими через оси для сателлитов, а корпус снабжен, по крайней мере, одним смазочным каналом, соединяющим внешнюю поверхность корпуса с поверхностью полуосевой шестерни, контактирующей с корпусом.

2. Дифференциал по п.1, отличающийся тем, что он снабжен шайбами, расположенными между корпусом и торцевыми поверхностями сателлитов и полуосевых шестерней.

3. Дифференциал по п.1, отличающийся тем, что на поверхности полуосевой шестерни, контактирующей с корпусом, выполнена винтовая канавка.

4. Дифференциал по п.1, отличающийся тем, что взаимно перпендикулярные оси выполнены в виде крестовины.

5. Дифференциал по п.1, отличающийся тем, что взаимно перпендикулярные оси выполнены в виде пальцев.

6. Дифференциал по п.5, отличающийся тем, что центральный участок пальца имеет диаметр, превышающий диаметр участков под сателлитами.

poleznayamodel.ru

Все, что вы хотели узнать о дифференциалах, но боялись спросить | Fermer.Ru - Фермер.Ру - Главный фермерский портал

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. 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.

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; 6 – регулировочное кольцо; 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. Частота вращения буксующего колеса резко возрастет, а второе колесо остановится. Возникнет буксование автомобиля. Попытка водителя повысить силу тяги на колесах за счет увеличения подачи топлива приведет только к увеличению частоты вращения одного из колес. В такой ситуации проявляется существенный недостаток обычного дифференциала, снижающего проходимость автомобиля как на скользких дорогах, так и на грунтах, оказывающих большое сопротивление качению колес (пeсок, снег, распутица).

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. Как только взаимный поворот колес на общей оси с заблокированным дифференциалом будет больше, чем это допускает упругая деформация шин, произойдет буксование колес, продолжающееся до тех пор, пока какое-либо колесо на неровности не оторвется от дороги. Это говорит о том, что водитель не должен забывать выключать блокировку дифференциала после преодоления тяжелого участка. В ряде конструкций предусмотрена его автоматическая разблокировка или ограничение возможности включения блокировки по скорости.

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).

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. Кроме того, в дифференциал введены промежуточные чашки 7, так же как и полуосевые шестерни, надетые на шлицы полуосей. При невращающихся сателлитах усилие к полуосям передается как и в простом дифференциале. При вращении сателлитов последние будут сдвигать концевые скосы осей 5 так, что усилие на фрикционную муфту 8, передаваемое через чашку 7, будет увеличиваться для отстающей полуоси и уменьшаться для оси, вращающейся быстрее. При этом величина подтормаживающего момента не будет постоянной, как в дифференциале с одной дисковой муфтой, а будет пропорциональна моменту, передаваемому колесами.

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.

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. Когда момент выравнивается, винты возвращаются в исходное положение. Момент срабатывания винтовых блокировок определяется профилем винтов. Такие дифференциалы мало подвержены износу (срок службы сопоставим со сроком коробки или классического дифференциала), а масло используется обычное трансмиссионное.

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.

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.

fermer.ru

Как работает дифференциал

Подробности Опубликовано: 10.02.2013 18:56 Автор: Admin SuccessfulAuto.ru Просмотров: 15782

Как работает дифференциал

Начнем с того, что означает сам этот автомобильный технический термин на доступном для обычного человека языке. Автомобильный дифференциал - это то, из чего состоит трансмиссия и то, что дает возможность колесам крутится асинхронно, то есть каждые колеса не зависят друг от друга и вращаются отдельно.

Научным языком, (от лат. differentia — разность, различие) дифференциал автомобиля - это устройство, которое разделяет входящую энергию (момент), поступаемую на входной вал между выходными валами. Простое и понятное объяснение расширяет горизонты. Интересуются работой механизмов машин еще и девушки.

Причина использования в конструкциях автомобилей

Во время поворота машины, ведущие приводные колеса вращаются с одинаковой частотой вращения и так, как одно колеса авто совершает поворот по длинной дуге, а другое по короткой, происходит пробуксовка, что плохо сказывается и сопровождается износом шин и доставляет дискомфорт водителю из-за уменьшения качества динамики автомобиля.

Назначение дифференциала

дает возможность приводным (ведущим) колесам вращаться с разными угловыми скоростями
служит отдельной доп.передачей в паре с главной передачей. Главная передача - это зубчатый механизм трансмиссии автомобиля, который передает крутящий момент ведущим колесам.
непрерывно передает крутящий момент, исходящий от двигателя к ведущим колесам.

У переднеприводных авто главная передача и differencial расположены непосредственно в коробке переключения передач.

Если на транспортном средстве установлены более одного двигателя, на каждое колесо один двигатель, то дифференциал не требуется. Но так обычно не делают. Устанавливают 4 двигателя, по одному на каждое колесо, только на самосвалы Белаз. Двигатели эти электрические.

В устройстве гоночных картингов также дифференциал не устанавливают, так как конструкция рамы гибкая, что позволяет слегка приподнимать ведущее заднее колесо с внутренней стороны поворота не приподнимая передние колеса.

на рисунке а) - колеса вращаются с одинаковой частотой, на рисунке б) - движение колес на повороте1 - ось сателлитов, 2 – ведомая шестерня, 3 - полуосевые шестерни, 4 - сателлит,5 - ведущая шестерня, 6 - полуоси.

На гоночных автомобилях ралли differencial обычно заваривают сваркой, жестко блокируют и намертво связывают колеса на ведущей оси. Это применяется потому, что такие машины при езде, все повороты проходят с заносом.

Как работает дифференциал

Принцип действия. Главная передача посредством шестерни передает крутящую энергию на корпус и сателлиты, которые сцеплены с шестернями полуосей.

Когда скорость вращения колес одинакова, сателлиты сидят неподвижно (см. рисунки ниже).

При изменении угловых скоростей колес, например, при повороте или пробуксовке из-за неровностей дорог и так далее, происходит вращение сателлитов. Сателлиты служат для компенсации разницы частот вращения колес.

Рассмотрим на примере - автомобиль буксует на льду. Здесь одно колесо буксует, потому что нет сцепления со льдом, а значит и нет крутящего момента. А так как свободное блокирующее устройство распределяет тягу поровну на колеса, то раз нет крутящей силы на одном колесе, значит оно исчезает и на втором.

Выход из такой ситуации - создать противодействующую силу на противоположном колесе. А это делает блокировка. Необходимо заблокировать буксующее противоположное колесо и тогда появится противодействующая сила для противоположного колеса.

Как работает дифференциал на полноприводном автомобиле

На джипах, седанах, хэтбчеках и универсалах 4х4, если установлен свободный симметричный дифференциал, происходит следующая ситуация. Во время движения без пробуксовок на каждое колесо распределяется по 25% энергии кр.момента поровну.

Но если одно колесо буксует, например на льду, крутящая энергия снижается до нуля, так как колесо не может сцепиться с гладкой поверхностью льда. В такой ситуации, если одно колесо осталось без вращения, то и на противоположном соседнем колесе исчезает энергия вращения, потому что в данном примере установлен симметричный межосевой.

Получается одна ось осталась без вращения, поэтому и пропадает крутящий момент и на второй оси, так как differencial межосевой симметричный. Результат - на всех 4 ведущих колесах нет вращения.

Далее, что мы делаем. Мы блокируем межосевой симметричный дифференциал, при этом получается между осями жесткая связь. Так как передние колеса стоят без вращения, энергия вращения распределяется пополам на задние колеса по 50%.

Чертеж-differential в разрезе. Главная передача и дифференциал заднеприводного автомобиля:1 — картер; 2 — крышка; 3 — защитный чехол; 4 — стопорное кольцо; 5 — полуось; 6 — сальник подшипника; 7 — регулировочная гайка; 8 — стакан подшипника; 9 — полуосевая шестерня; 10 — крышка коробки дифференциала; 11 — ведомая шестерня главной передачи; 12 — стопорное кольцо пальца сателлитов; 13 — палец сателлитов; 14 — сателлит; 15 — коробка устройства

История создания автомобиля, Шины для спецтехники, Как купить автомобиль в кредит, Мосты Уаз, Диагностика трансмиссии

Комментарии:

successfulauto.ru

Ремонт дифференциала - Коробка передач

5.8. Дифференциал: 1 – ведущая шестерня привода спидометра; 2 – сателлит; 3 – полуосевая шестерня; 4 – ведомая шестерня главной передачи; 5 – ось сателлитов; 6 – корпус дифференциала; 7 – подшипник дифференциала

Вам потребуются: торцовый ключ (головка) «на 17», круглогубцы или специальные клещи для снятия стопорных колец, тонкое зубило, молоток.

1. Выньте дифференциал из коробки передач (см. «Разборка коробки передач и дефектовка ее деталей» в подразделе «Коробка передач»).

2. Повернув на 90° вокруг оси сателлитов, выньте полуосевые шестерни из корпуса дифференциала.

3. Снимите стопорное кольцо с оси сателлитов.

4. Выньте из корпуса дифференциала ось сателлитов и два сателлита.

5. Отверните болты крепления ведомой шестерни к корпусу дифференциала.

6. Вставив зубило в зазор между торцом внутреннего кольца подшипника и коробкой дифференциала, спрессуйте ведомую шестерню с корпуса дифференциала.

7. Осмотрите рабочие поверхности сателлитов, оси сателлитов, полуосевых шестерен и соприкасающиеся с ними сферические поверхности корпуса дифференциала. Мелкие неровности устраните мелкозернистой шкуркой. Детали со значительными дефектами замените.

8. Проверьте состояние ведомой шестерни коробки передач. При наличии сколов, выкрашиваний и значительной выработки зубьев замените шестерню. На автомобиль устанавливают шестерни главной передачи с различным передаточным отношением. На ведомой шестерне выбито количество зубьев ведущей 1 и ведомой 2 шестерен.

ПРЕДУПРЕЖДЕНИЕШестерни главной передачи на заводе-изготовителе подбираются попарно по шуму и пятну контакта. Поэтому при замене ведомой шестерни замените также ведущую шестерню (они продаются парой). Для проверки подсчитайте количество зубьев ведущей шестерни.

9. Осмотрите посадочные места подшипников на корпусе дифференциала. При значительной выработке этих мест замените корпус дифференциала. При наличии питтинга (раковин) на беговых дорожках и телах качения, следов вдавливания тел качения на беговых дорожках, повреждения сепараторов подшипники необходимо заменить.

10. Для замены подшипников с помощью съемника спрессуйте их с дифференциала. При этом подшипники разрушаются. Затем...

11. ...выпрессуйте наружные кольца из картеров коробки передач и сцепления специальным съемником. Если съемник отсутствует, выпрессуйте сначала сальники полуосей. Учтите, что при этом сальники повреждаются и их надо заменить (подробнее см. «Замена сальников коробки передач» в разделе «Коробка передач»). С наружной стороны картеров бородком выпрессуйте кольца подшипников.

12. Обратите внимание, что под кольцом, установленным в картере коробки передач, может быть регулировочное кольцо, которое перед запрессовкой новых колец необходимо заново подобрать (см. «Подбор регулировочного кольца подшипников дифференциала» в подразделе «Коробка передач»).

13. Если необходимо заменить шестерню привода спидометра, то можно спрессовать подшипник (не разрушая его) с помощью двух отверток, прикладывая усилие к внутреннему кольцу подшипника. Шестерня при этом разрушится, но ее все равно надо менять.

14. Соберите дифференциал в порядке, обратном снятию, предварительно смазав все детали трансмиссионным маслом. При этом ведомая шестерня устанавливается маркировкой зубьев наружу.

vaz-omg.ru

Дифференциал

Дифференциал направлен на улучшение технологии сборки. Он содержит корпус, полуосевые шестерни, палец с сателлитами. Корпус закрыт крышкой. В корпусе выполнены пазы, в которых размещены концы пальца. Палец установлен в корпусе с зазорами, позволяющими иметь шесть степеней свободы на величину суммы допусков сопрягаемых деталей. Опорные элементы имеют сферические поверхности и выполнены на распорных шайбах. Распорные шайбы снабжены фиксирующими выступами, которые введены во взаимодействие с пазами корпуса. 1 з.п. ф-лы. 2 ил.

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано в приводах различных механизмов и машин.

Известен дифференциал [1], содержащий корпус, две полуосевые шестерни, сателлиты, установленные в корпусе на пальцах. При этом сателлиты опираются при работе на опорные элементы, выполненные заодно с корпусом в виде сферической поверхности, а пальцы в корпусе не имеют шесть степеней свободы.

Известен дифференциал [2], взятый нами в качестве прототипа, содержащий корпус, две полуосевые шестерни, два сателлита, установленные в корпусе на пальце. При этом саттелиты опираются при работе на опорные элементы, выполненные заодно с корпусом в виде сферической поверхности, а палец в корпусе не имеет шести степеней свободы, он зафиксирован штифтом.

Недостатком данных конструкций является относительно низкая их технологичность, т.к. они требуют высокой степени точности изготовления сопрягаемых деталей из-за жесткого пальца, установленного в корпусе и опорных элементах и сложности обработки сферических поверхностей в полости корпуса.

Конструкция, особенно очень широко распространенных узлов, к которым относится дифференциал, требует высокой технологичности, которая положительно влияет на себестоимость, а в конечном счете на прибыль. Поэтому, повышая технологичность, мы двигаемся к выпуску выгодной продукции для предприятия и государства.

Поставленная проблема частично решена в конструкции дифференциала, содержащего корпус, в котором установлены две полуосевые шестерни и палец с сателлитами, взаимодействующими с опорными элементами, в виде сферических поверхностей, палец установлен в корпусе с зазорами, позволяющими иметь шесть степеней свободы на величину суммы допусков сопрягаемых деталей, при этом опорные элементы выполнены на распорных шайбах, которые снабжены фиксирующими выступами, взаимодействующими с выполненными в корпусе пазами, в которых размещены концы пальца.

Такое выполнение позволяет с меньшей точностью изготовлять детали дифференциала, но сохраняя его работоспособность, т.к. плавающий палец дает возможность сопрягаемым цилиндрическим, сферическим, звольвентным поверхностям взаимно самоустанавливаться, что дает возможность значительно снизить себестоимость изделия. Перемещение пальца во всех направлениях создает благоприятные условия сопряжения трущихся поверхностей и способствует улучшению конструктивных и технологических качеств механизма.

На фиг. 1 показан общий вид дифференциала, в разрезе; на фиг. 2 - разрез А-А фиг. 1.

Дифференциал содержит корпус 1, в котором установлены две полуосевые шестерни 2 и палец 3 с сателлитами 4,взаимодействующими с опорными элементами 5, выполненными в виде сфер. Палец 3 установлен в корпусе 1 с зазорами 6, позволяющими иметь пальцу 3 шесть степеней свободы в пределах погрешности изготовления сопрягаемых деталей, при этом опорные элементы 5 выполнены на распорных шайбах 7, которые снабжены фиксирующими выступами 8, взаимодействующими с выполненными в корпусе пазами 9, в которых размещены концы 10 пальца 3. Корпус 1 закрыт крышкой 11.

Дифференциал работает следующим образом.

При приложении в корпусе 1 окружного усилия нагрузка передается через палец 3, распорные шайбы 7, их фиксирующие выступы 8 и опорные элементы 5 на сателлиты 4 и полуосевые шестерни 2. Полуосевые шестерни 2 передают крутящий момент через свои шлицы на полуоси моста. Из-за изменений дорожных условий, геометрических или механических, реакции крутящих моментов полуосей на полуосевые шестерни 2 могут быть различны. При достижении определенной величины разницы реакций полуосевая шестерня 2 (одна) приобретает угловую скорость относительно корпуса 1. Относительное вращение полуосевой шестерни 2 (одной) вызывает вращение двух сателлитов 4 с одинаковой угловой скоростью в разных направлениях. Последние передают вращение на вторую полуосевую шестерню 2. Таким образом, и вторая полуосевая шестерня 2 приобретает относительную угловую скорость. Пара полуосевых шестерен 2 взаимодействует четырьмя эвольвентными поверхностями своих зубьев на сопряженные эвольвентные поверхности сателлитов 4. При такой сложности передаче, где участвуют множество базовых поверхностей, с накладывающейся неточностью, палец 3 за счет зазоров 6 под нагрузкой имеет возможность перемещаться на величину суммы допусков сопрягаемых деталей по стрелкам А, Б, В, Г, Д относительно корпуса 1. Для улучшения технологии сборки палец 3 за счет зазора 6 в пределах допуска имеет возможность перемещаться по стрелке Е. Так как сателлиты установлены на плавающем пальце 3 и на отдельных распорных шайбах 7, то они под нагрузкой самоустанавливаются, обеспечивая равномерный зазор между зубьями сателлитов 4 и полуосевыми шестернями с каждой стороны, с оптимальным положением пятна контакта.

1. Дифференциал, содержащий корпус, в котором установлены две полуосевые шестерни, палец с сателлитами и опорные элементы со сферическими поверхностями, взаимодействующими с сателлитами, отличающийся тем, что палец установлен в корпусе с зазорами, позволяющими иметь шесть степеней свободы на величину суммы допусков сопрягаемых деталей.

2. Дифференциал по п.1, отличающийся тем, что опорные элементы выполнены на распорных шайбах, которые имеют фиксирующие выступы, взаимодействующие с выполненными в корпусе пазами, в которых размещены концы пальца.

Рисунок 1, Рисунок 2

www.findpatent.ru

Многообразие дифференциальной теории \»на пальцах\» — Журнал «4х4 Club»

Блокировки дифференциалов используют для повышения вездеходности более 80 лет и, несмотря на все достижения прогресса, настоящий внедорожник без них не обходится…

Еще в начале 30-х не кто иной, как Фердинанд Порше, вел исследования по части блокировок, а чуть позже организованная им компания ZF (Zahnradfabrik – завод зубчатых колес) комплектовала Volkswagen Type B70 первым в мире кулачковым дифференциалом.

Сегодня в арсенале производителей масса различных конструкций, которые они штатно или опционно устанавливают на свои автомобили 4х4.

Нужно сразу разделить два принципиально разных подхода к блокировке дифференциала. Первый – применение «самоблоков», которые способны без привода или управления извне переносить крутящий момент с буксующего колеса на то, у которого лучше сцепление с дорогой, то есть «замыкаться». На самом деле полной, стопроцентной блокировки в их промышленных видах нет, и потому корректно называть их дифференциалами повышенного трения. Именно такой и изобрел Порше в 1932 году. Однако существуют и конструкции, умеющие самостоятельно замыкаться полностью. Производят их небольшие компании. Таков, например, шариковый дифференциал Красикова – устройство, безусловно, полезное на внедорожной трассе. Но мы в этот раз поговорим только о разработках с известным ресурсом, которые производители ставят на автомобили серийно.

Кулачковая блокировка. Главный рабочий элемент –обойма с сухарями. Двигаясь с усилием вперед-назад, сухари огибают впадины и выпуклости (кулачки)

Второй подход предполагает блокировку дифференциалов извне. При помощи механики, электрики или пневматики дифференциалы жестко соединяют две свои половинки для вращения вместе. Управлять процессом может как водитель, так и автоматика.

Еще одно принципиальное различие – если межколесные дифференциалы обычно работают симметрично, то среди межосевых дифференциалов есть как симметричные, так и несимметричные, раздающие момент вперед и назад не поровну. Цели и области применения у них разные. Симметричные, как правило, атрибут внедорожника, которому важно просто выдать максимум момента к тому или иному колесу. Несимметричные – удел спортивных кроссоверов: им дисбаланс при сохранении привода на все колеса придает заднеприводный характер в вираже и тем самым повышает управляемость.

Среди разнообразных более-менее сложных конструкций существуют поистине уникальные системы, как, например, управляющие «разнотягом» задних колес устройства AYC Mitsubishi и SH-AWD Honda, DPC BMW.

С ПОВЫШЕННЫМ ТРЕНИЕМНа сегодняшний день наиболее распространен винтовой, или червячный, дифференциал, в котором распределением момента между половинками заведуют пары косозубых шестерен. Степень их блокировки зависит от трения в косозубом зацеплении и от трения торцов шестерен о корпус дифференциала. Варьировать характеристики можно, изменяя угол зубьев, но в любом случае степень блокировки, обеспечиваемая такими конструкциями, по вездеходным меркам эфемерна. К таким системам относятся Torsen и Quaife. Благодаря мягкому, неполному срабатыванию и возможности создать несимметрично работающую конструкцию эти дифференциалы, как правило, применяют в качестве межосевых (Audi Q7 с распределением момента 40:60). Кстати, главный плюс Torsen – высочайшая надежность.

Дифференциал Красикова. Замкнутые цепочки шариков играют здесь роль обычных шестерен. Просто и эффективно

Другой вариант дифференциалов повышенного трения – многодисковые конструкции, в которых пакет «мокрого» сцепления, соединяющий две полуоси, близок по конструкции к аналогичному в обычном «автомате». Характеристика срабатывания и степень блокировки здесь определяется тем, каким образом сжимались эти диски. Самый простой дифференциал повышенного трения устанавливали на старый Grand Cherokee – там пакет дисков был просто подпружинен с постоянным усилием. То есть дифференциал был все время немного «поджат», а в случае пробуксовки одного колеса он передавал какую-то часть момента на другое. Плюс – простота конструкции, минус – линейность характеристики сжатия определяла узкий диапазон действительной работы дифференциала. Проще говоря, на серьезном бездорожье муфта просто буксовала и полноприводность получалась условная.

В более продвинутых системах в качестве рабочей жидкости для пакета фрикционов использовались силиконовые смазки, повышающие трение при нагреве. Но и они скорее для полноприводных «спортсменов», чем для полноценных внедорожников, хотя именно такие конструкции установлены в заднем мосту Mitsubishi Pajero и Nissan Patrol. Дифференциал с виско-муфтой довольно часто применяли в качестве межосевого — например, на Subaru Impresa, Legasy, Forester с механической коробкой, а впервые его серийно установили на AMC Eagle. Еще одна ветвь, порожденная виско-муфтами, – конструкции, в которых она вообще полностью заменила межосевой дифференциал. Такова знаменитая трансмиссия Syncro полноприводных Volkswagen последней трети ХХ века.

Гарантированно блокирующимся стал многодисковый дифференциал с гидророторным насосом. Тут уже дело не ограничилось свойствами масла или натягом пружины. Насос был прикреплен к одной стороне дифференциала, а приводился от другой. Работать он начинал, когда создавалась разница вращения правого и левого колес, а выработанное давление, в зависимости от степени пробуксовки, больше или меньше сжимало диски. Конструкция хоть и не стопроцентно надежная, зато гораздо более вездеходная, чем все предыдущие варианты. Из минусов ее – довольно резкое срабатывание и, увы, не слишком большой ресурс. Тем не менее на Grand Cherokee WJ 1999 года именно такой дифференциал установлен в качестве межосевого.

Многодисковая муфта. Небольшой фрагмент стандартной автоматической коробки может работать в качестве устройства подключения моста. Выигрыш в дешевизне, проигрыш в надежности

Армейская крайность «самоблоков» – кулачковые, или сухариковые, дифференциалы повышенного трения. Этот вид «самоблоков» можно считать самым древним, а представляют они собой абсолютно механическую систему, в которой замыкание половин дифференциала происходит посредством трения поперечных сухарей по выступам боковых муфт – кулачкам. Это довольно грубая, но надежная конструкция, хорошо работающая в приводах медленных тяжелых машин с большими колесами, но имеющая два недостатка – высокую сложность изготовления и огромные потери мощности внутри самого устройства. Такие дифференциалы массово устанавливали на большую часть советской армейской техники, от ГАЗ-66 и «Уралов» до БТР.

УПРАВЛЯЕМЫЕ ИЗВНЕВторая группа блокируемых дифференциалов – те, что механически (электрически, пневматически) намертво соединяют левую половину моста с правой. С ними все более-менее просто и понятно: к мосту присоединен какой-либо привод, внутри – скользящая муфта наподобие тех, что включают передачи в коробке, – и тяга жестко распределена между колесами в соотношении 50 на 50. Причем если раньше для блокирования требовалась полная остановка, то сегодня подавляющее большинство конструкций отлично блокируются и на ходу, при скоростях до 40–50 км/ч.

Именно они лучше всего подходят для бездорожья, наиболее надежны и безальтернативны для машин, владельцы которых готовы покорять направления, но… О том, что заблокированный дифференциал может быть не только полезен, но и вреден, хорошо знают обладатели внедорожников с механической блокировкой. В грязи такая машина, разумеется, значительно лучше «гребет» колесами, но теряет в управляемости. А на твердом покрытии движение в заблокированном режиме вообще чревато поломками и все той же неважной управляемостью – машина стремится выпрямить траекторию, неохотно заходит в поворот. Следовательно, нужно непрерывно включать-выключать блокировки, а еще лучше – дозировать тягу на каждое колесо в зависимости от его сцепления с дорогой. Поэтому теперь мы поговорим не о жестко блокируемых системах, а о дальнейшем развитии самоблокирующихся устройств из предыдущей главы.

SH-AWD. Два комплекта планетарных редукторов и многодисковых муфт позволяют подруливать разнотягом колес

Внешнее воздействие. Нет ничего надежнее простой блокировки с внешним управлением. Главное – не забыть ее включить!

Большую часть проблем, связанных с задержками срабатывания, степенью блокировки и, главное, безошибочностью моментов включения-отключения, удалось решить тогда, когда для рядового автомобиля стали доступными электронные системы борьбы с буксованием. Алгоритм их работы прост: датчик вращения колеса (тот же самый, что обслуживает ABS) служит информатором о наличии-отсутствии пробуксовок, а исполнительные механизмы так или иначе оперируют тягой.

Наиболее пригодными для воздействия электроники, разумеется, получились многодисковые муфты, породив обширное семейство электронно-управляемых систем. Причем скорость их реагирования позволяет столь тонко дозировать тягу на половинках дифференциала, что автомобиль способен мгновенно приспосабливаться к меняющимся условиям движения. Для межосевого дифференциала это дает возможность перебрасывать часть момента с оси на ось для уверенного трогания или придания автомобилю большей заднеприводности в повороте. Межколесные получили еще больше полномочий – теперь они могут даже корректировать курс на ходу.

Блокировка Torsen/Quaife. Винтовые шестерни такой блокировки при зацеплении работают с большим трением.

Подобные системы установлены в трансмиссиях заряженных версий М BMW X5 и X6. Помимо регулируемого несимметричного межосевого (40 на 60% в спокойном режиме), в заднем мосту здесь установлен активный дифференциал DPC с двумя пакетами фрикционов и двумя планетарными механизмами. В повороте фрикционы внешнего колеса сжимаются, увеличивая тягу на нем. Вкупе с перераспределением момента в пользу задних колес это дает сильный эффект доворота машины без поворота руля. Разумеется, комфортность и универсальность такой системы полностью зависит от тонкостей прописанных программ, но и открывает перед владельцем даже некоторую возможность индивидуальной настройки персонального автомобиля в сторону «зажигательности» или, наоборот, безопасности.

Наряду с подобными устройствами те же функции могут быть с успехом реализованы штатной противобуксовочной системой, тормозящей свободное колесо и через стандартный свободный дифференциал отсылающей момент к противоположному. По сути это типовая работа системы стабилизации ESP, перепрограммированная для условий плохой дороги и низких скоростей. И здесь главное – быстродействие, а также точность программы. Подобные «псевдоблоки» способны даже кроссоверам придать достаточно высокую проходимость. К примеру, работу системы контроля тяги ETC стандартного М-класса на бездорожье можно отличить от честно заблокированного аналога со внедорожным пакетом лишь по треску насоса ABS. Разумеется, для длительных силовых упражнений такой вариант не слишком хорош – немного теряется тяга, насос ABS перегревается, да и колодки изнашиваются, но эпизодическое бездорожье подобная электроника побеждает триумфально. Поскольку эффективность подобных систем с годами растет, а стоимость падает, они все больше вытесняют с рынка иные, механически более сложные устройства. Последним приходится довольствоваться нишей автоспорта или полноценных внедорожников.

Сегодня процессы самоблокировки в большинстве дифференциалов столь скоротечны и плавны, что зачастую даже продвинутый водитель не в состоянии отличить, сработал у него «самоблок», принудительная блокировка или это электроника стабилизации помогла не буксовать. Будущее систем перераспределения тяги видится в поголовном господстве противобуксовочных систем для массового автомобиля и полноценных «железных» блокировок для настоящего, бескомпромиссного офф-роуда.

media.club4x4.ru