Блокировка дифференциала: отличие системы вискомуфты от дифференциала Torsen
Коллеги здравствуйте! Вопрос: что такое блокировка дифференциала в автомобиле? Зачем эта блокировка? Это мы сейчас и разберем.
Оглавление
Свободный дифференциал
Для начала проясним, что такое свободный дифференциал.
Свободный, значит ничем не обременен, значит у него нет систем, влияющих на его работу.
Такой дифференциал при пробуксовке одного колеса не передает крутящий момент на другое. Движение автомобиля в тяжелых условиях с таким дифференциалом весьма затруднительно.
Чтобы увеличить проходимость автомобиля, то есть выровнять крутящий момент на оба колеса, нужна блокировка дифференциала.
Если выразиться конкретно, техническим языком, скрепить корпус дифференциала с одной из полуосей, либо заблокировать или затруднить вращение сателлитов.
Что такое блокировка дифференциала?
Блокировка дифференциала предназначена для увеличения крутящего момента на колесе (оси) с лучшим сцеплением.
Для того, чтобы заблокировать дифференциал необходимо выполнить одно из двух действий.
Блокировка должна быть частичной или полной, это зависит от характера блокировки.
Что значит частичная блокировка? Это когда свободно-вращающая полуось притормаживается, передавая таким образом момент на другое колесо.
Блокировка дифференциала — механизм скрепления корпуса дифференциала с одной из полуосей или блокировка и затруднение вращения сателлитов.
Соотношение величин крутящего момента на колесах оценивается коэффициентом блокировки. Или так можно выразить, отношение величины момента на свободном (отстающем) колесе к величине буксующего (забегающего) колеса.
При симметричной работе свободного дифференциала моменты сил на колеса колёса равны, коэффициент равен 1. При заблокированном дифференциале моменты сил не должны превышать значений от 3 до 5, иначе поломка обеспечена.
Автомобили с блокировкой межколёсного дифференциала, а так же межосевого сейчас встретить не редкость. Полноприводных автомобилей навыпускали уже достаточное количество.
Но чаще используют блокировки межосевого дифференциала, межколесного реже, чтобы не ухудшать управляемость автомобиля.
Само действие блокировки может быть автоматическим, с помощью следящей электроники или чисто механических самоблокирующих дифференциалов, и принудительной, то есть водитель сам принимает решение и включает блокировку.
Принудительная блокировка дифференциала
Блокировка осуществляется специальным механизмом, который сцепляет полуось с корпусом дифференциала.
Сцепляющий (расцепляющий) механизм, в виде кулачковой муфты может быть гидравлический, электрический, механический и пневматический.
Гидравлический устроен так же как тормозная система, то есть имеет главный цилиндр и рабочий. Электрический работает с помощью электродвигателя, который управляет рычагом включения-выключения.
Механический по средством троса и рычагов, а пневматический управляется через герметичный воздухопровод пневмокамерой. Управляющим элементом является кнопка на панели приборов или рычаг.
На некоторых чистых внедорожниках применяется принудительная жесткая блокировка всех дифференциалов, и межколёсных и межосевых. Это конечно жесткая нагрузка на все узлы трансмиссии, и в таком режиме постоянно эксплуатировать противопоказано, но зато такому автомобилю бездорожье непочём.
Самоблокирующийся дифференциал
По своей сути самоблокирующийся дифференциал позволяет реализовать возможности свободного дифференциала и возможности полной блокировки, как бы компромисс между тем и другим.
Еще его называют дифференциал повышенного трения (LSD — Limited Slip Differential).
Есть два способа самоблокировки:
- Блокируется от разных угловых скоростей на полуосях (дисковый дифференциал с вязкостной муфтой);
- Блокируется от разности нагрузок, крутящих моментов сил на полуоси (червячный).
Принцип простейшего дискового дифференциала
Принцип его заключается в создании повышенного трения между набором дисков (фрикционный пакет), вращающихся на близком расстоянии друг от друга в специальной силиконовой жидкости.
Часть дисков связана с корпусом дифференциала, другая часть с полуосью, в межосевых дифференциалах с карданом или приводным валом.
При равномерном движении, без пробуксовок, валы и соответственно весь пакет дисков вращаются вместе.
При проскальзывании одна часть фрикционных пакетов, связанная с одной полуосью начинает вращаться быстрее. Возникает нагрев жидкости, которая сгущается и сцепляет диски с другим вращающимся фрикционным пакетом.
Крутящий момент увеличивается и происходит блокировка, не жесткая как при полной блокировке, но все же фиксация довольно ощутимая.
Сжатие этих фрикционных дисков муфты может быть переменным и фиксированным.
Фиксированное осуществляется при помощи пружин, а переменное при помощи гидравлики или электронным управлением, управляемым с центрального блока управления этой системы.
Вискомуфта (вязкостная муфта)
Как уже было описано выше, вискомуфта, это наборы фрикционных дисков, которые связаны с корпусом и с одной полуосью, вращаются на близком расстоянии друг от друга и заключены в герметичном корпусе, наполненном силиконовой жидкостью.
При вращении с разными скоростями, диски разгоняют жидкость, нагревая её, при этом повышается её вязкость и диски сжимаются приводя в действие свойства дифференциала, он блокируется.
Скорости выравниваются, жидкость восстанавливает свои свойства, диски начинают вращаться с равными скоростями.
Процесс этот происходит постоянно в зависимости от дорожных условий.
Вискомуфта устанавливается в межосевом пространстве трансмиссии и по сути, автомобиль не всегда бывает полноприводным, а только при необходимости.
Конструкционно вискомуфта применяется в работе как вместе с дифференциалом, так и самостоятельно.
Вискомуфта довольно инерционна, такова её конструкция и при бездорожье имеет место её перегрев, поэтому её все меньше применяют в автомобилестроении.
Электронная блокировка
Как таковой особой конструкции при такой блокировке нет.
Блокировка осуществляется антипробуксовочной системой, которая контролируется электроникой и реализуется простым подтормаживанием колеса.
Если колесо начинает пробуксовывать, в это время датчик подает сигнал ЭБУ о пробуксовке. Электронный мозг анализирует и подает команду тормозной системе, подтормозить буксующее колесо.
В это время срабатывает механизм дифференциала и моменты сил на колеса выравниваются.
По сути это и не блокировка , а просто выравнивание крутящих моментов. Хотя работает довольно эффективно.
Червячный самоблокирующийся дифференциал
Это чистая механика. Конструкция так устроена, что чувствительно реагирует на разность крутящих моментов на корпусе и полуоси.
Конструкция основана на червячном планетарном принципе, редуктор которого состоит из червячных ведомых и ведущих сателлитов.
Конструкционно они могут располагаться параллельно или перпендикулярно полуосям.
Так устроен знаменитый самоблокирующися дифференциал Torsen, применяемый в системе quattro от Audi.
Секрет блокировки заключается в особенности червячной шестерни. Она вращает другие шестерни, а сама не может от них вращаться, расклинивается, как говорят.
Это свойство и поставили умные конструкторы на службу частичной блокировки дифференциала.
Этот гениальный принцип червячной шестерни намного превосходит в надежности вискомуфту и находит широкое применение.
Блокировка дифференциала заднего моста все чаще встречается с таким дифференциалом, а в основном его устанавливают межосевым.
Ну вот как-то так, примерно!
