Что значит блокируемый дифференциал

Блокировка межосевого дифференциала: что это такое

В современных автомобилях есть немало узлов и агрегатов, которые имеются во всех моделях всех марок. Одним из них является дифференциал. Он необходим для того, чтобы обеспечить разную угловую скорость колес, расположенных при повороте на внешнем и на внутреннем его радиусе. У полноприводных автомобилей есть еще межосевой дифференциал, который в большинстве случаев оснащен блокировкой.

В данной статье мы расскажем о том, что такое межосевой дифференциал, для чего нужна блокировка межосевого дифференциала и каких основных типов она бывает.

Что такое межосевой дифференциал

В любом автомобиле есть как минимум один дифференциал. Такое устройство делит крутящий момент, поступающий в него с входного вала, между полуосями передающими его на каждое из ведущих колес. Полноприводный автомобиль (то есть имеющий четыре ведущих колеса) оснащается как минимум двумя дифференциалами, по одному на каждую пару. В большинстве случаев на них устанавливается еще один, межосевой, который имеет возможность блокирования.

Необходимость использования межосевого дифференциала на автомобилях с полным приводом вызвана тем, что им приходится передвигаться в достаточно сложных условиях, часто по неровной местности. В таких случаях на разные оси автомобиля создается разное давление и поэтому необходимо производить распределение между ними крутящего момента.

Для чего нужна блокировка межосевого дифференциала

Следует заметить, что у любого дифференциала (в том числе и межосевого) наряду с его главным достоинством, состоящим в обеспечении разделения крутящего момента, есть и один существенный недостаток. Он является прямым следствием преимущества и заключается в том, что если колеса одной из осей начинают буксовать, то именно на них дифференциалом передается больший крутящий момент. Это существенно понижает проходимость автомобиля, что совершенно недопустимо для внедорожников. По этой причине практически все межосевые дифференциалы, устанавливаемые на них, оснащаются функцией блокировки.

Когда она включена, то на обе оси автомобиля передается одинаковый крутящий момент. Благодаря этому на те колеса, которые не пробуксовывают, транслируется такое же усилие, что и на пробуксовывающие. Это необходимо для того, чтобы машина могла миновать «скользкое место».

Читайте также: Кроссовер — что это такое.

Разновидности блокировок межосевого дифференциала

В современных внедорожниках реализовывается два типа блокировки межосевого дифференциала: ручная и автоматическая. Оба они предполагают или полное, или частичное выключение узла. Чаще на автомобилях повышенной проходимости устанавливаются автоматические блокировки межосевых дифференциалов. Существует три их основных разновидности:

• Блокировка с вискомуфтой;
• Блокировка типа Torsen;
• Блокировка с фрикционной муфтой.

Каждый из этих видов блокировки имеет свои конструктивные особенности и преимущества.

Блокировка с вискомуфтой

Такая разновидность блокировки межосевого дифференциала является на сегодняшний день наиболее распространенной. Она построена по симметричной планетарной схеме, в основе которой лежит взаимодействие между собой конических шестерен. Одним из важнейших элементов ее конструкции является наполненная масляной воздушно-силиконовой смесью герметично закрытая полость. Она связана с полуосями посредством двух отдельных пакетов дисков.

Если полноприводный автомобиль едет с постоянной скоростью по ровной поверхности, то межосевой дифференциал, снабженный такой системой блокировки, транслирует крутящий момент на переднюю и заднюю ведущие оси в соотношении 50% на 50%. В том случае, если вращение одного из пакетов дисков ускоряется, то за счет повышения давления в герметичной полости вискомуфта начинает блокировать (то есть тормозить) соответствующий пакет. Благодаря этому угловые скорости выравниваются, и, по сути дела, происходит блокировка межосевого дифференциала.

Основными достоинствами такой системы являются простота ее конструкции и невысокая стоимость. Именно эти факторы обусловили широкое распространение вискомуфт в системах блокировок межосевых дифференциалов современных внедорожников. Что касается недостатков такой конструкции, то к ним следует отнести неполное автоматическое блокирование, а также риск перегрева в том случае, если она работает в течение длительного периода времени. Дело в том, что значительная часть передаваемой ей кинетической энергии вращения преобразовывается в энергию тепловую.

Блокировка типа Torsen

Она состоит из таких основных элементов, как корпус, левая и правая полуосевые шестерни, их сателлиты и выходные валы. Специалисты в области автомобилестроения считают, что конструкция блокировки межосевого дифференциала этого типа является на сегодняшний день наиболее эффективной и совершенной.

Основу этого механизма блокировки составляют две пары червячных колес, в каждой из которых есть ведущее и ведомое (они называются полуосевыми и сателлитами). Функционирование этой системы основывается на некоторых особенностях, которые имеют шестерни такого типа. Если все колеса автомобиля имеют одинаковое сцепление с поверхностью, то дифференциал работает в штатном режиме. Как только одно из них начинает по тем или иным причинам вращаться быстрее остальных, то сателлит, связанный с ним, пытается начать вращение в обратную сторону. Вследствие этого происходит перегрузка червячной шестерни, а выходные валы блокируются. «Высвободившийся» крутящий момент переходит на другую ось, в результате чего его значения уравниваются.

Важнейшими преимуществами блокировки межосевого дифференциала типа Torsen являются очень высокая скорость срабатывания и широкий диапазон значений переброски вращающего момента с оси на ось. Кроме того, такая блокировка не перегружает тормозную систему автомобиля. Основным недостатком такой конструкции ее сложность.

Блокировка с фрикционной муфтой

Главной отличительной особенностью такой системы является то, что она предполагает возможность как автоматической, так и ручной блокировки межосевого дифференциала. Конструктивно она очень похожа на системы с вискомуфтой, только вместо последней в ней установлены фрикционные диски.

При плавном движении автомобиля угловые скорости между его ведущими осями распределяются равномерно. Если одна из полуосей ускоряется, то фрикционные диски сближаются, сила трения между ними увеличивается, в результате чего происходит притормаживание полуоси.

Системы блокировки межосевых дифференциалов, устроенные на основе фрикционных муфт, на серийных автомобилях практически не применяются. Она достаточно сложна по своей конструкции, к тому же имеет невысокий ресурс из-за того, что рабочие элементы (фрикционные диски) быстро изнашиваются. Кроме того, устройства блокировки с фрикционными муфтами требуют частого обслуживания.

Читайте также: Что такое паркетник и чем он отличается от внедорожника.

Источник

Блокировка заднего межколесного дифференциала: зачем нужна и как работает?

В серьезном внедорожнике всегда присутствуют серьезные функции, без которых внедорожник — не внедорожник. Порой даже самый, казалось бы, маленький узелок автомобиля, способен помочь найти выход из сложнейшей ситуации. Один из таких узлов — задний дифференциал и его межколесная блокировка.

Сперва следует разобраться в работе дифференциала. Это очень уникальное звено в автомобиле, которое способно сотвори чудо. В большинстве моделях автомобилей дифференциал является свободным, тем самым позволяет ведущим колесам одной оси крутиться с разной скоростью и распределять между ними крутящий момент двигателя.

Так, не секрет, что в момент входа автомобиля в поворот внутреннее колесо крутится слабее и, соответственно, проходит путь меньше, чем внешнее. Именно в такой ситуации дифференциал помогает и дает возможность контролировать без проблем автомобиль.

Куда сложнее со свободным дифференциалом на бездорожье, поскольку он распределяет крутящий момент на то колесо, которое имеет меньшее сопротивление вращения. Вспомните ситуация с автомобилем, который попал на лед, снег или грязь — одно колесо может крутиться в пробуксовке, а второе будет стоять намертво, поскольку имеет лучшее сцепление, а поскольку крутящий момент двигателя к этому колесу не доходит, то автомобиль просто пробуксовывает одним колесом и стоит на месте.

Так вот, из такой ситуации поможет выйти противобуксовочная система. Эта система позволяет буксующему колесу притормаживать и искусственно перераспределять крутящий момент на колесо, которое имеет большее сцепление. Стоит учесть, что эта система имеет импульсный режим работы, с небольшим опозданием и на серьезном бездорожье она может быть малоэффективна. Также в таком режиме быстро изнашиваются тормозные механизмы.

Какой еще есть выход из подобных ситуаций? А вот какой — самоблокирующийся дифференциал, который применяется в спортивных авто и в некоторых обычных моделях гражданских авто.

Также отлично себя зарекомендовал во внедорожниках дифференциал с принудительной блокировкой. Достаточно лишь нажать одну кнопку, как тут же распределяется крутящий момент между колесами одной оси поровну, что улучшая проходимость в грязевых, песчаных и снежных препятствиях.

Обратите внимание, что блокировать задний дифференциал можно не всегда. Так, на асфальте применять блокировку дифференциала запрещено, так как это приводит к ухудшению управляемости автомобиля, а также приводит к поломке трансмиссии. Ах, да, еще быстро изнашиваются шины на колесах, потому что все 4 колеса совершают одинаковое количество вращений и внутреннее колесо при повороте будет пробуксовывать.

Вот несколько ситуаций, в которых без сомнений поможет блокировка заднего дифференциала:

1. Когда одно из колес задней оси находится в воздухе или имеет слабое сцепление с поверхностью. В таком случае крутящий момент мотора больше пойдет на колесо, которое больше и лучше касается грунта.

Источник

Как и зачем блокируют дифференциалы

В предыдущей статье мы уже рассмотрели, что такое дифференциал, и как он работает. Для вновь прибывших на канал: ссылка на материал .

Сейчас же остановимся на блокировках дифференциалов.

Зачем нужна блокировка дифференциалу?

Дифференциал устанавливают в автомобили, чтобы исключить циркуляцию паразитных моментов в трансмиссии и «развязать» колеса между собой (или оси). Но если мы на автомобиле планируем покинуть твердь асфальта — мы неминуемо столкнемся с минусами дифференциальной связи: суммарная тяговая сила будет стремиться к удвоенной (если рассматривать межосевой дифференциал) силе буксующего колеса, т.е. к нулю.

Самый простой способ — внедрить в конструкцию механическую блокировку дифференциала, чтобы иметь возможность пользоваться ею при необходимости. При ее активации, крутящий момент будет распределяться исходя из возможностей реализации каждого колеса/оси, а скорости вращения выходных полуосей дифференциала будут одинаковы!

Как реализована блокировка?

Что нужно сделать, чтобы исключить возможность относительных вращений в дифференциале?

Напомню, основные части дифференциала выглядят так:

1. корпус (в котором жестко закрепляется ось сателлитов);

2. сателлиты (вращающиеся на закрепленных осях);

3. шестерни (находящиеся в зацеплении с сателлитами).

Согласитесь, чтобы все начало вращаться как единое целое , нам достаточно будет соединить между собой два из трех указанных компонентов дифференциала — третьему будет некуда деваться, кроме как поддержать соединенную пару.

Прижился вариант с блокировкой одной из полуосевых шестерен и корпуса дифференциала — такой способ наиболее прост в реализации. Для этого, например, на полуоси на шлицах устанавливают подвижную муфту, два положения которой обеспечивают нормальный режим работы дифференциала и его блокировку.

Хотя можете поупражняться и пофантазировать, как механически между собой можно соединить остальные компоненты дифференциала.

Вилка перемещает муфту блокировки (ее сечение красное) по шлицам полуоси (помечены желтым). На этих же шлицах сидит и сама шестерня полуоси (на картинке не показана). В указанном положении дифференциал свободен и может вращаться как угодно.

Для блокировки необходимо вилкой передвинуть муфту в сторону к корпусу дифференциала до соединения шлицевого соединения муфты и корпуса (отмечено салатовым). В таком положении полуось будет вращаться как одно целое с корпусом дифференциала. Как видите, для включения такой блокировки необходима полная остановка автомобиля, иначе произойдет удар шлицев корпуса и муфты друг об друга.

Как это делают отечественные автопроизводители?

Рассмотрим Ладу 4х4 (ВАЗ Нива 2121) с 3-мя дифференциалами в своей конструкции. С завода она оснащена блокировкой межосевого дифференциала .

В отличии от ранее рассмотренного узла, у «Нивы» муфта в выключенном состоянии размещается на вытянутом корпусе дифференциала, а при необходимости перемещается влево и входит в зацепление с зубчатым венцом полуоси привода передней оси. Привод здесь механический , остановились, приложили усилие к рычагу в салоне — дифференциал заблокирован!

Другой вариант, более прогрессивный — электронная механическая блокировка EATON дифференциалов заднего моста автомобилей ГАЗ .

Чем примечателен данный дифференциал? Управление данным дифференциалом происходит за счет магнита , который отвечает за затормаживание «поворотной пластины» относительно корпуса. Она в свою очередь за счет своей геометрии через «толкатели» перемещает «муфту», всегда находящуюся в зацеплении с корпусом дифференциала, и вводит ее в зацепление с «шестерней полуоси с блокирующим венцом». Муфта всегда пытается вернуться в разблокированное положение за счет действия «возвратных пружин». Блокировка включается только при начале движения, а при изменении направления движения она сначала выключается, а затем снова включается, такая вот особенность .

Такая блокировка имеет свои плюсы и минусы. Главное для нас — показывает какое разнообразие технических решений есть в автомире. В будущих публикациях рассмотрим прочие виды блокировок дифференциалов, а их не мало!

Эта статья входит в серию » Это нужно знать про полный привод» , ознакомиться с которой Вы можете по ссылкам: Часть 1 , Часть 2 .

Источник

Для чего нужна и как работает блокировка дифференциала в автомобиле

Наличие у автомобиля блокировки дифференциала существенно улучшает проходимость такой машины, позволяя выбраться из разъезженной колеи, топкого грунта и глубокого снега.

Многие автомобили сегодня оснащаются свободным дифференциалом, который позволяет не только исключить пробуксовку колес, но и улучшает показатели проходимости на скользком покрытии и топком грунте. Подобные устройства улучшают передачу крутящего момента на ведущую ось, поэтому свободный дифференциал с возможностью его блокировки устанавливается не только на внедорожниках, но и на различные спортивные автомобили.

Особенности конструкции

Первоначально возможность блокировки дифференциала появилась на внедорожниках, что позволяло преодолевать сложные участки проселочных дорог, когда водитель мог самостоятельно заблокировать одно из колёс, перекинув весь доступный ему крутящий момент на колесо, которое имеет качественное сцепление с дорогой. Тем самым обеспечивалась отличная проходимость, машина не увязает в грязи, а даже если внедорожник садился глубокий снег, то вызволить такой автомобиль можно было, не прибегая к трактору или эвакуатору.

В последующем продвинутые конструкции свободного дифференциала с возможностью его блокировки стали использоваться и на спортивных автомобилях, которые получили возможность лучшей реализации мощности мотора и полную передачу крутящего момента на ведущую ось. У такого автомобиля исключается пробуксовка, соответственно облегчается старт с места, а в поворотах упрощается управление машиной даже на экстремально высоких скоростях. Сегодня на спорткарах используются различные типы свободных дифференциалов, в том числе с полностью автоматическим управлением.

Системы с полной блокировкой

Под полной блокировкой дифференциала принято считать такую конструкцию, которая обеспечивает жесткое соединение всех элементов дифференциала, гарантируя полную передачу крутящего момента непосредственно на колесо с лучшим сцеплением. Многие специалисты называют такую конструкцию первым поколением дифференциалов с осевой блокировкой, которые в последующем уступили место электронно-управляемым системам.

Однако даже сегодня, когда появились высокотехнологичные автомобили с полной блокировкой дифференциала, такая система также популярна, что объясняется простотой ее конструкции, надежностью и функциональностью. Чаще всего такой полной блокировкой оснащаются внедорожники и универсалы повышенной проходимости. Это объясняется тем, что на такие машины в процессе эксплуатации приходятся повышенные нагрузки и электронная муфта попросту не в состоянии справиться с такой техникой. Поэтому электронная система в таких условиях будет часто ломаться, а единственным оптимальным решением станет использование жёсткого блокирующего дифференциала.

Частичная блокировка дифференциала

Такие конструкции появились в начале девяностых годов, они постоянно совершенствуются, позволяя обеспечить отличные эксплуатационные характеристики современных полноприводных седанов и кроссоверов. При частичной блокировке передаваемое усилие на ведущую ось и крутящиеся колеса ограничивается электроникой, причём система самостоятельно принимает решение в каком соотношении ей перебрасывать мощность с одной оси на другую и с одного колеса на другое.

Преимуществом использования таких систем с частичной блокировкой дифференциала является универсальность, функциональность и скорость реакции. Однако назвать такую конструкцию по-настоящему надёжной всё же затруднительно. Часто из строя выходят различные валы и приводы, которые по прошествии 50-70 тысяч километров пробега требуется менять на новые, что существенно увеличивает расходы на эксплуатацию машины. Также подобные системы с частичной блокировкой дифференциала не слишком хорошо проявляют себя в тех случаях, когда автомобиль эксплуатируется в по-настоящему тяжёлых условиях, быстро выходя из строя.

Механический ручной и самоблокирующийся дифференциал

Конструкции с принудительной блокировкой используют кулачковую муфту, которая отвечает за жесткую сцепку дифференциала с каждой из полуосей. Привод сцепления может быть механическим, гидравлическим, пневматическим или электрическим. В механических конструкциях используются специальные рычаги и тросы, что позволяет по желанию водителя блокировать частично или полностью те или иные колёса, что в свою очередь вызволяет автомобиль из глубокого снега или топкой колеи.

Самоблокирующийся дифференциал — это промежуточное решение между полной блокировкой и свободным дифференциалом. Впервые такие конструкции появились ещё в 60-х годах прошлого века, однако, в силу своей сложности, они изначально не получили популярности, и лишь в девяностых годах стали активно применяться на современных автомобилях.

Самоблокирующиеся дифференциалы могут выполняться следующим образом:

1) с электронной блокировкой;

2) с дисковым дифференциалом;

3) с вязкостной муфтой.

Управление системой осуществляется как механически водителем, так и с помощью специальных блоков управления, которые учитывают угловые скорости колес и разность крутящего момента на переднем и заднем приводе. Полностью автоматические системы позволяют экономить топливо, обеспечивают улучшение проходимости автомобиля, облегчая его управление на высокой скорости и лучше реализуют мощность мотора.

Сегодня подобные системы самоблокирующихся дифференциалов зарекомендовали себя с наилучшей стороны, они отличаются прочностью, надежностью и долговечностью, не требуя в процессе эксплуатации какого-либо сложного обслуживания и ремонта.

Дифференциал Торсена

Червячный дифференциал Торсена — это конструкция, которая отличается чувствительностью к показателям крутящего момента. По сути, это планетарный редуктор, внутри которого располагаются многочисленным ведомые и ведущие червячные шестерни. Отличительной особенностью такой конструкции является свойство червяных шестерён вращать другие валы, при этом оставаясь полностью неподвижными.

Такие конструкции получились надежными, долговечными, функциональными и способными выдерживать существенные нагрузки в процессе эксплуатации автомобиля. Сегодня эти системы устанавливаются на полноприводные седаны и универсалы, лёгкие кроссоверы и тяжёлые внедорожники. Рассматривать дифференциал Торсена как полноценную блокировку дифференциала всё же не следует, однако такая система существенно улучшает управляемость, позволяя эффективно перебрасывать крутящий момент между осями и отдельными колёсами на автомобиле.

Источник