Что такое межосевой дифференциал
Системы автомобиля, улучшающие сцепление и проходимость
Реклама
Обязательным условием комплектации полноценного внедорожника традиционно считается раздаточная коробка – узел, при помощи которого реализуется распределение тягового усилия двигателя к колесным осями и повышается крутящий момент, столь необходимый для поездок в условиях плохого дорожного покрытия. Конструкция «раздатки» может различаться, исходя от той версии полного привода, которой оборудован конкретный автомобиль. Но, невзирая на существующие отличия, все разновидности раздаточных коробок располагают объединяющими их конструктивными элементами.
Межосевой дифференциал
Так, любая раздатка имеет ряд обязательных элементов, включая ведущий вал, понижающую передачу и приводной вал для каждой оси. Кроме того, здесь устанавливается межосевой дифференциал с блокировкой. Тяговое усилие к «раздатке» транслируется при помощи ведущего вала. Межосевой дифференциал необходим в целях распределения тяги между осями в нужной пропорции, что предоставляет возможность вращения колес с индивидуальными показателями угловых скоростей.
Стоит отметить, что межосевые дифференциалы отличаются по примененной конструкции. Эти узлы делят на симметричные или несимметричные. Дифференциал первой разновидности делит тягу мотора по осям в одинаковой пропорции, вторая разновидность устройства позволяет направлять тягу в заранее заданном соотношении. В системах, где полный привод подключается в ручную или при помощи автоматики, дифференциал не используют.
Повышение эффективности полноприводной трансмиссии происходит благодаря установке блокировке межосевого дифференциала. Блокировкой называют как частичное, так и полное отключение дифференциала, ввиду чего происходит жесткое соединение обеих колесных осей между собой. При этом, блокировка подключается вручную или при помощи автоматики. К современным устройствам, устанавливаемым в целях блокирования межосевого дифференциала, относят вискомуфты, многодисковые муфты, а также дифференциал «Torsen».
Вискомуфта
Самым простым, а, следовательно, дешевым устройством, обеспечивающим автоматическое блокирование дифференциала, принято считать вискомуфту. Ее функционирование базируется на получении момента блокировки в случае разности угловых скоростей.
По свой конструкции муфта составлена из комплекта особых перфорированных дисков, половина из количества которых соединяется зубцами с корпусом муфты, а другая часть — со ступицей муфты. Диски работают в специальной силиконовой субстанции. В случае проскальзывания оси растет скорость вращения дисков муфты, при этом силиконовая жидкость загустевает, вызывая блокировку муфты, посредством контакта корпуса муфты с ее ступицей. Простота устройства вискомуфты обусловливает и ее недостатки – устройство работает с определенным запозданием, достигнуть абсолютной блокировки межосевого дифференциала при помощи вискомуфты не получится. Наконец, длительное функционирование вискомуфты ведет к ее перегреву и выходу из строя.
Дифференциал Torsen
Более продвинутым устройством, задача которого состоит в обеспечении автомобилю внедорожного потенциала является дифференциал «Torsen». Он составлен из нескольких шестерней червячного типа – ведущих сателлитов и ведомых шестерней осевых приводов. Блокировка в Torsen достигается благодаря возникновению эффекта трения в червячной передаче. Если автомобиль движется по твердому дорожному покрытию, представленный механизм работает в режиме обычного межосевого дифференциала, при это тяга поступает к обеим осям в равнозначной пропорции. Как только какая-либо ось начнет уходить в проскальзывание, тяга будет моментально переброшена на ту ось, что имеет более эффективное сцепление колес с дорогой.
Показательным является то, что соотношение крутящего момента, передаваемого при помощи дифференциала Торсен, может соответствовать пропорции 20 к 80. К минусам Torsen относят не слишком прочную конструкцию устройства, в связи с чем это решение редко применяется на полноценных внедорожниках.
Фрикционная муфта
Еще одним устройством, относящимся к системам, повышающим внедорожный потенциал машины, является многодисковая муфта фрикционного типа, в состав которой входят фрикционные диски, степень блокировки которых может контролироваться. Многодисковая муфта способна распределять уровень момента на каждую ось, исходя из качества дорожного покрытия под колесами машины.
Фрикционная многодисковая муфта с гидравлическим управлением. Включение муфты 3 осуществляется увеличением давления в маслопроводе 5, который соединен с цилиндрами поршней 2 отверстиями в центре вала и наклонными отверстиями в детали 1. Движение передается от маховика 4 к валу 9.
При нормальных условиях передвижения момент передается на колесные оси в пропорции 50:50. Но если какая-либо из осей срывается в проскальзывание, в муфте происходит сжатие дисков и возникает эффект блокирования межосевого дифференциала. Крутящий момент подается на ту ось, что имеет наилучшее сцепление с покрытием. Фрикционная муфта может комплектоваться электрическим или гидравлическим приводом, приводящим в действие электромотором или гидроцилиндром соответственно. Ручной режим блокировки осуществляется водителем, который задействует соответствующий привод.
Раздаточная коробка
У раздаточных коробок, которые монтируют на полноприводные машины с системой AWD, предусмотрена функция подключения и отключения передней колесной оси. Раздаточные коробки функционируют в режимах, обусловленных конструкцией этого узла. Смена режима функционирования раздаточной коробки происходит при помощи установленного в салоне поворотного переключателя, кнопок на центральном тоннеле или посредством более привычного рычага переключения, смонтированного вблизи рычага переключения коробки передач.
Рассматривая приспособления, используемые инженерами для придания транспортному средству внедорожных возможностей, стоит остановиться на таком элементе, как понижающая передача. Понижающую передачу устанавливают в «раздатку», которая, как уже говорилось, применяется в целях распределения момента в требуемой пропорции между обеими колесными осями. Суть понижающей передачи в том, что ее включение ведет к падению скорости транспортного средства с одновременным ростом тяги и мощности.
Обычно, «понижайку» принято подключать в режиме езды по тяжелому бездорожью, а также при передвижении автомобиля с крутого спуска или в подъем. «Понижайку» включают и при форсирования брода, либо при езде по песку. В подавляющем большинстве современных автомобилей понижающая передача включается отдельным рычагом или кнопкой с обозначениями «L» или «LO». На ряде моделей машин «понижайка» включается путем перевода рычага переключения передач в соответствующее положение.
Раздаточная коробка. 1 — сапун, 2 — шестерня включения заднего моста и понижающей передачи, 3 — ведомый вал, 4 — ведущая шестерня привода спидометра, 5 — ведомая шестерня привода спидометра, 6 — промежуточный вал, 7 — шестерня включения переднего моста, 8 — вал привода переднего моста, 9 — шестерня привода переднего моста, 10 — шестерня понижающей передачи, 11 — ведущий вал, 12 — сливная пробка, 13 — наливная (контрольная) пробка.
На показатель падения скорости напрямую влияет передаточное соотношение шестерней. Со включенной понижающей передачей автомобиль будет ехать с мотором, работающим на повышенных оборотах. В качестве примера можно привести ситуацию, когда, забираясь в горку со включенной третьей передачей, мотору будет не хватать оборотов, а при переходе на вторую передачу мощности будет слишком много. В этом случае, включив пониженную передачу, машина поедет с нужной небольшой скоростью, но двигатель будет работать в условиях повышенных оборотов.
С повышением крутящего момента на колесах преодоление бездорожья происходит более эффективно. При этом одновременно с передаточным числом на вторичном вале увеличивается количество оборотов колесной оси. Благодаря такой особенности, машина способна не только взбираться в крутые подъемы и спуски, но и преодолевать водные преграды или справляться с размытой глиняной грунтовкой.
На полноприводных машинах, оборудованных коробками-автоматами, «раздатку» могут даже и не устанавливать. Ее функции в таком случае выполняют дополнительные узлы и коробки передач. Таким устройством является демультипликатор – механизм, предназначенный для увеличения тяговой силы на колесах. Поскольку не все автомобильные трансмиссии оборудуются отдельной раздаточной коробкой, обычная коробка передач оснащается специальным рычагом, посредством которого задействуется пониженная передача. Стоит иметь в виду, что при включении «понижайки» в обычном режиме, например при поездке по асфальтированному шоссе, значительно возрастает риск перегрузки и поломки как силового агрегата, так и трансмиссии.
Настоящими полноценными внедорожниками считаются автомобили, оборудованные понижающей передачей, работающей в тандеме с блокирующимся дифференциалом. Кстати, сам дифференциал разделяют на межосевой и межколесный (см. статью о том, что такое межколесный дифференциал и как он работает).
Подписка на новости и тест-драйвы!
Реклама
Распродажа новых внедорожников
Принцип работы межосевого дифференциала
Дифференциал – механизм, который распределяет крутящий момент между выходными валами, при чем скорости отдельно взятых элементов могут быть разными. Данное устройство применяется в конструкциях приводов автомобилей. Момент получаемый от карданного вала (или коробки передач) распределяется между левой и правой полуосью. Также применяется для разделения момента между осями (ведущими), если речь идет о полноприводных автомобилях.
Советы: Как работает выжимной подшипник сцепления
Дифференциал является очень важной составляющей частью, и входит в число основных элементов трансмиссии. Варианта расположения данного устройства в автомобиле:
- переднеприводные автомобили – коробка передач;
- заднеприводный автомобили – картер заднего моста;
- полноприводный автомобиль – задний и передний картер;
- полноприводный автомобиль – раздаточная коробка (привод мостов);
- в случае с автомобилями имеющими привод 8×8 или 6×6, устанавливаются дополнительные межтележечные дифференциалы;
Информацию по работе и разновидности межосевых дифференциалов мы приведем ниже.
Когда происходит прямолинейное движение ровной дорогой, путь пройденный ведущими колесами будет равным (одинаковая угловая скорость). Во время такого движения, вращение всех сателлит, шестерней и корпуса дифференциала является синхронным. Вращательный момент данному механизму передает шестерня (5, рис. б). Также стоит отметить, что во время такого движения, крутящий момент каждого колеса одинаковый, а шестерни (полуосевые) заклиниваются сателлитами (4), которые находятся в статическом состоянии по отношении к своей оси.
а – конструкция;
б – рабочий процесс (прямолинейное движение);
в – рабочий процесс (поворот);
Схема межосевого дифференциала - чаша (корпус);
- полуосевая шестерня;
- крестовина;
- сателлиты;
- ведомая шестерня (главная передача);
- ведущий вал (главная передача);
- полуось.
Во время вхождения в поворот (рис. «в»), путь пройденный колесом идущим по «внутреннему» радиусу меньший, чем у противоположного колеса, а значит и должна изменятся его скорость. Полусевая шестерня (2) должна замедлятся, а корпус и сателлиты при этом должны упереться в полуосевую шестерню слева. Благодаря началу вращения сателлитов вокруг собственной оси, будет увеличиваться скорость вращения правой полуосевой шестерни, что позволяет ведущим колесам иметь разные скорости вращения, и при этом исключать буксование и проскальзывание. Стоит отметить, что колесом имеющие большую скорость вращения, имеет меньший крутящий момент.
Если рассматривать дифференциал, имеющий классическую конструкцию, то самым главным недостатком можно назвать пробуксовку одного из колес, в момент потери контакта с дорожной поверхностью. Дело в том, что скорость вращения колеса в «подвешенном» состоянии почти в два раза превышает скорость вращения того же колеса при полном контакте с дорогой (движение по прямой) и равном количестве оборотов шестерни (ведомой) дифференциала. Второе колесо остается в статическом состоянии. Причиной является очень маленькое значение крутящего момента, который к нему подводится, так как во время вращения «подвешенного» колеса, значение момента сопротивления вращению тоже довольно незначительно. Соответственно, крутящий момент противоположного колеса также мал, поэтому оно и находится в статическом состоянии. В случае, когда во время пробуксовки и при повышенных оборотах, существует значительное сопротивление (грязь, песок и.т.д.), крутящий момент будет больше, чем в ситуации с проскальзыванием, а значит и больший момент передается на другое колесо. Благодаря этому становится возможным медленное движение автомобиля. Колесо, которое буксует «потребляет» больше мощности, которая расходуется на нагрев покрышек, дорожного полотна и.т.д. Вообще, пробуксовка понижает проходимость машины имеющей свободный дифференциал. Чтобы исключить такую проблему, на машины механизмы блокировки дифференциала, которые бывают как ручными, так и автоматическими.
Советы: Как правильно выбрать аккумулятор для автомобиля.
В основном, раздаточная коробка автомобиля является местом установки механизма межосевого дифференциала. Он бывает несимметричным и симметричным. В первом случае, распределение крутящего момента происходит в необходимом соотношении, а в случае с симметричным дифференциалом, момент распределяется поровну.
Межосевой дифференциал Haldex
Межосевой дифференциал может быть без блокировочного механизма, благодаря чему оси могут вращаться с разными скоростями. Также дифференциалы могут быть с ручной блокировкой и самоблокируемые. В первом варианте, крутящий момент принудительно распределяется между полуосями. Результатом принудительной блокировки является частичное или полное выключение дифференциала, из-за чего происходит жесткое соединение задней и передней полуосей.
В основном, чтобы полностью реализовать возможности полноприводных автомобилей, используются самоблокируемые дифференциалы, имеющие несколько разновидностей конструкций, каждая из которых отличается по принципу работы.
Блокировка межосевого дифференциала: что это такое
Еще несколько лет назад ответ на вопрос о том, что такое блокировка дифференциала в автомобиле, интересовал владельцев внедорожников, то теперь данная опция является актуальной и для классических городских легковушек. Для более продуктивной работы трансмиссии некоторые автовладельцы по собственной инициативе внедряют в конструкцию личных машин самоблокирующийся дифференциал. Это позволяет им ощущать себя более уверенно за рулем в экстренных ситуациях.
Необходимость в уравновешивании нагрузки
Дифференциал относят к важным звеньям, обеспечивающим передачу крутящего момента от двигателя к колесам. Он способен не только отправлять нужное усилие на ведущую ось, но и делить его в разном соотношении между полуосями. Различия в паре могут достигать существенных значений, что позволяет в большинстве случаев эффективно использовать вырабатываемое силовой установкой усилие.
Автомобильные конструкторы располагают данный узел в разных областях:
- скрывают в заднем мосте;
- прячут в коробку передач;
- могут установить даже между двумя осями.
В зависимости от места расположения такой редуктор могут называть по-разному. Установленный в коробке или внутри моста – межколесный, а расположенный в корпусе при сопряжении осей – межосевой.
Понятие блокировка межосевого дифференциала: что это такое?
Основной проблемой для данного узла трансмиссии является то, что при попадании одним автомобильным колесом на скользкую поверхность, например, на замерзшую лужу, а вторым колесом той же оси на жесткую часть поверхности, то энергия будет отдаваться в сторону проскальзывания. Если не предпринимать каких-то сторонних усилий, то получится фактическое стояние на месте без усилия, но с вращением одного колеса.
Перед инженерами была поставлена задача по ликвидации подобного недостатка. В результате в качестве решения проблемы был предложен вариант с самоблокировкой. Когда стало понятно, зачем нужна блокировка дифференциала, стоит разобраться принципом работы такого механизма и вариантами реализации.
Читайте также: Порвался пыльник ШРУСа: сколько можно ездитьСпособы обеспечения блокирования
Реализовать необходимые условия, при которых не будет происходить полной передачи вращения к одной из сторон, можно несколькими способами:
- чашка дифференциала будет соединена с одной из полуосей;
- обеспечивается ограничение движения сателлитов вокруг своей оси.
В современных авто эта операция осуществляется как в полной мере, так и частично. В первом случае создается жесткая связка между сочетающимися элементами. При этом все усилие отправляется на ту сторону, где шина имеет наилучшее сопряжение с дорожным покрытием.
Частичная блокировка дифференциала – это ограниченная передача усилия между элементами дифференциала и увеличение крутящего момента с той стороны, где удается зацепиться за грунт.
Стоит знать, что среди специалистов используется термин «коэффициента блокировки». Под ним понимается увеличение передаваемого момента на незафиксированной полуоси. Фактически коэффициент блокировки демонстрирует разницу в полученном усилии на единой оси у каждого колеса.
Для равнонагруженных осей при исправной работе и прямолинейной езде коэффициент составит ровно «единицу». Это связано с тем, что обе стороны получают равные порции от двигателя. Нужно учитывать, что дает блокировка дифференциала в современных авто вариации значения в диапазоне от 3 до 5 единиц. Нежелательно приводить к тому, чтобы это соотношение существенно повышалось, так как данный фактор быстро приведет к выходу из строя большинства элементов конструкции трансмиссии.
Автопроизводители внедряют в свою продукцию межосевую и межколесную блокировку. Однако, в переднюю часть машины не принято устанавливать такую систему. На управляемых колесах это может отразиться весьма негативно.
Автоматический или ручной тип
Так как работает блокировка дифференциала не везде одинаково, то стоит знать, что производители могут установить как ручной ее тип (принудительный), так и автоматический, в котором она станет запускаться самостоятельно. Для авто режима встраивают множество технических устройств, способствующих правильной работе трансмиссии.
Ручная методика переключения задействуется благодаря кулачковым муфтам. Они помогают зафиксировать одну из полуосей относительно корпуса (чашки). Для прочеса сработки муфты применяются разные системы:
- механизированная;
- электро;
- пневмосистема;
- гидравлика.
В случае с механикой встроенными будут несколько рычажков, соединенных в систему либо применяются тросики. Методика позволяет приводить в блокировку узел на стоящем транспорте.
В гидравлической системе применяются несколько поршней, включая главный и рабочий. В качестве исполнительного органа выступает зачастую пневматическая камера.
Для электрической системы в конструкции монтируется дополнительный электродвигатель. Старт его выполняется благодаря встроенной на панели приборов кнопке.
Важно знать, что жесткая принудительная блокировка осуществляется в проблемных зонах, обычно во время путешествий по пересеченной местности. Ее можно применять для всех типов дифференциалов.
Самоблокировка
Одним из компромиссных вариантов реализации блокирования дифференциала являются самоблокирующиеся модели редукторов. В международной классификации они обозначаются как Limited Slip Differential (LSD). Такой подход объясняется вариативностью в реализации одного из вариантов, когда появляется в нем потребность.
На рынке встречаются такие типы самоблокировок:
- способ, основанный на разнице в угловых скоростях обеих сторон;
- вариант, реализованный за счет отличия в крутящих моментах.
Для первого типа характерны конструкции, где имеется вязкостная муфта, дисковая конструкция или электронная блокировка. Срабатывает система из-за того, на какое значение отличаются между собой крутящие моменты.
В более простых дисковых конструкциях задействован симметричный дифференциал, где присутствует хотя бы один из пакетов фрикционных дисков. При этом часть их окажется в жесткой сцепке с полуосью, а вторая часть – с чашкой. Функционирование осуществляется в основном за счет трения, появляющегося от разницы в скоростях полуосей.
Манипулировать силой прижатия фрикционов получается за счет постоянно сжатых пружин. Также используется методика гидроприводов или задействуется электроника. Стоит отметить, что спортивные авто оснащаются в большей своей части дисковой конструкцией. Также и кроссоверы в межосевых узлах имеют этот тип.
Что дает блокировка межосевого дифференциала?
Начнем с простого. Предположим, у тебя только задний привод.В мосту заднем стоит дифференциал (посмотри что это такое по картинкам). На кой он там нужен? Да если убрать его и заставить задние колеса крутиться с одинаковой скоростью, то будет жор резины НА СУХОМ АСФАЛЬТЕ. Если ты уберешь этот дифференциал (тупо заваришь полуоси) - это и будет БЛОКИРОВКА ОСЕВОГО дифференциала (если по тупому). То есть БЛОКИРОВКА ОСЕВОГО дифференциала - это мы заставляем колеса ведущего моста вращаться с одинаковой скоростью.
На кой нам нужно заставлять колеса задние вращаться с одинаковой скоростью? Да очень просто. Бывает нужно проехать скользкий участок. Скажем заднее левое колесо находится в хорошем зацеплении с дорогой, а заднее правое - на льду. Тут и проявляется негативный момент дифференциала. Тупо начинает вращаться то колесо, что на льду, а на то, что находится в зацеплении с дорогой, крутящий момент не идет.А если ты заблокируешь эту ось, то равный крутящий момент пойдет как на левое, так и на правое колеса. То колесо, что в зацеплении с дорогой, и подтолкнет машину.
Что такое блокировка МЕЖОСЕВОГО дифференциала? Понятно, что в идеальных условиях на сухом асфальте также есть разница в скорости вращения колес заднего и переднего привода.Межосевой дифференциал есть только на полноприводных автомобилях, где подается тяга на все оси. Так вот, бывает и такое, что задний мост в зацеплении с дорогой, а передний тупо буксует. А дифференциал - такая штука, что тяга от двигателя тупо начинает идти туда, где меньшее сопротивление. Короче, передние колеса у тебя буксуют, а задние стоят на месте, хотя могли бы толкнуть машину.
Суть та же. Если мы заблокируем МЕЖОСЕВОЙ дифференциал, мы заставим вращаться заднюю и переднюю ось с одинаковой скоростью. Пойдет равная тяга двигателя как на передний мост, так и на задний. Задний мост, что в зацеплении, подтолкнет машину.
"Питер - АТ"
ИНН 780703320484
ОГРНИП 313784720500453
Новости
-
Отзывы о Питер-АТ
Спасибо нашим клиентам за отзывы о нас:
-
Акция на ремонт вариаторных трансмиссий
-
Замена масла в двигателе в подарок
При замене масла в АКПП замена масла в двигателе бесплатно! -
Клиенту на заметку
-
Контрактные АКПП в СПб
