Устройство блокировки дифференциала

Ахиллесова пята

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

Межколесный дифференциал обеспечивает разность частот вращения ведущих колес в повороте

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

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

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

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

Разновидности автомобильных дифференциалов

Помимо конического, цилиндрического и червячного, существуют и успешно используются следующие разновидности дифференциалов: дифференциал с полной блокировкой, дифференциал Торсен, дифференциал Квайф, вискомуфта.

Дифференциал с полной блокировкой

Дифференциалы этого типа чаще всего используются на грузовиках и внедорожниках. Их блокировка включается и отключается непосредственно из салона с помощью специальной клавиши водителем. Они используются для повышения проходимости автомобилей.

Межосевой дифференциал с блокировкой типа Torsen

Конструкция рабочего привода данной системы состоит из следующих единиц:

1. корпус;
2. правая полуосевая шестерня;
3. левая полуосевая шестерня;
4. сателлиты правой и левой полуосевых шестерен;
5. выходные валы.

Стоит отметить, что дифференциал Torsen имеет наиболее совершенную конструкцию.

Принцип работы:

Межосевой блокируемый дифференциал Torsen состоит из ведомых и ведущих червячных колес, иначе называемых полуосевыми и саттелитами. В такой системе блокировка случается вследствие особенностей функционирования шестерен данного типа. В нормальном состоянии им задается определенное передаточное число. Если колеса имеют хорошее сцепление с поверхностью и движутся плавно, работа дифференциала происходит точно так же, как и у симметричного. Но как только происходит резкое увеличение момента, саттелит пытается начать движение в обратную сторону. Полуосевая червячная шестерня перегружается, и происходит блокировка выходных валов. При этом лишний крутящий момент двигателя переходит на другую ось. Максимальная степень перераспределения момента для дифференциалов Torsen – 75 на 25.

Наиболее известной разновидностью данной системы является Torsen Audi Quattro. Это один из самых популярных механизмов в конструкциях современных полноприводных автомобилей. Его неоспоримыми преимуществами являются широкий спектр переброса вращающего момента, мгновенная скорость срабатывания и отсутствие негативного влияния на тормозную систему. А вот к недостаткам можно отнести сложность конструкции со всеми сопутствующими последствиями.

Преимущества дифференциалов этой конструкции

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

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

Недостатки

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

Дифференциалы Квайф

Отличительной особенностью дифференциалов этого типа является то, что сателлиты в них располагаются параллельно оси вращения корпуса (чаши), причем в два ряда. Кроме того, при функционировании этих агрегатов образуются силы трения, которые при необходимости автоматически осуществляют блокировку, повышают проходимость и силу тяги автомобиля. Чаще всего дифференциалы Квайф используются для тюнинга легковых автомобилей и внедорожников.

Вискомуфта

Функционирование этот типа дифференциала основано на том же принципе, что и работа гидротрансформатора. Чаще всего вискомуфты используются в автомобилях с полным приводом и используются для того, чтобы обеспечивать связь передних колес с задними по следующему принципу: если одни из них проскальзывают, то крутящий момент транслируется на другие, за счет чего и решается проблема пробуксовки. Конструктивно вискомуфта представляет собой цилиндр, в которой находится погруженный в вязкую жидкость пакет металлических дисков, имеющих перфорацию, и соединенных с валами (как ведущим, так и ведомым). В зависимости от температуры вязкость жидкости меняется, на чем и основывается принцип работы этого агрегата.

Разновидности LSD

Дифференциал ограниченного проскальзывания подразделяется на 4 типа, каждый из которых работает по собственному алгоритму

Фиксированная стоимость

В данном дифференциале максимальная разница между тягой, передаваемой на колеса, является всегда постоянным показателем вне зависимости от того, сколько крутящего момента отправлено на ось. Обычно такой LSD дополняется подпружиненными узлами сцепления.

HLSD

Дифференциал HLSD (или чувствительный к крутящему моменту) помимо основных компонентов содержит еще и сцеплением с конусом (альтернативная разновидность сцепления). В этом случае механизм отличается чувствительностью к вырабатываемой тяге. То есть его настройки меняются с учетом количества подаваемого крутящего момента. Благодаря этому, уменьшается разница между тягой, передаваемой на колеса.

Суть данного механизма сводится к следующему: чем больше крутящий момент входного вала, тем сильнее прижимаются конусы, сцепление либо шестерни. Это как раз и приводит уменьшению разницы между количеством тяги, передаваемой на каждое колесо, которые располагаются на одной оси. Данный механизм из-за указанных особенностей отличается сложной конструкцией. В связи с этим степень износа элементов HLSD напрямую влияет на характер работы дифференциала. Или: любой дефект в конусах, сцеплении или других деталях может привести к возникновению заметной разницы в крутящем моменте, передаваемом между колесами.

Данная разновидность дифференциала в зависимости от конструкции подразделяется еще на несколько видов. Выделяют так называемое сцепление конусное (дисковый LSD), которое состоит из двух блоков тонких дисков. Один из них соединяется с входным валом, второй — с водилом крестовины. Характер размещения этих дисков также меняется в зависимости от конструктивных особенностей машины. Если используется один вал, то в данном случае соединение осуществляется посредством муфты. В некоторых автомобилях ее заменяют на 2 конуса.

Возможны и другие конструктивные решения. В частности, Audi использует дисковый LSD, который для нагрузки на сцепление, обеспечивающей равномерное перераспределение тяги, применяет естественную разделительную силу, что возникает между зубьями шестерни. Есть также 1-, 1,5- и 2-сторонние дифференциалы данного типа. В них для создания прижимного усилия применяется узел кулачок-рампа. Суть работы таких дифференциалов сводится к следующему:

• 2-сторонний. При такой компоновке нивелируется разница между входным и выходным крутящими моментами. Благодаря этому дифференциал немного ограничивает силу торможения мотором;
• 1,5-сторонний. Данный вариант применяется в спортивных автомобилях, так как этот дифференциал обеспечивает разницу в количестве крутящего момента на входном и выходном валах. За счет этого машина становится более устойчивой при торможении мотором;
• 1-сторонний. Такой дифференциал устанавливается чаще на переднеприводные автомобили, так как при открытой дроссельной заслонке машина может поворачивать. Это происходит потому, что направление крутящего момента ограничивается только в одном направлении. То есть, если тяга идет в другую сторону, то дифференциал становится открытым.

Также среди чувствительных дифференциалов выделяют направленный LSD. В этом случае в конструкции применяются прямозубые и червячные шестерни, посредством которых перераспределяется тяга между колесами либо осями. Данный дифференциал является уникальным, так как возможность смещения тяги заложена в его конструкции. В других случаях эта функция выступает в качестве дополнения. Благодаря этому, направленный LSD обеспечивает перераспределение тяги только при возникновении соответствующей необходимости, что существенно повышает способности автомобиля при передвижении в разных дорожных условиях. Одной из наиболее известных марок данного дифференциала является Torsen, который используют на машинах Subaru, Audi Quattro, Toyota и других. Нередко этот тип LSD монтируется на полноценных внедорожниках и пикапах.

Який повний привід краще

Повний привід, що підключається в ручному режимі, майже не застосовується на серійних автомобілях. Більш поширена трансмісія з підключенням другої осі за допомогою фрикційної муфти. Вона може управлятися електронікою, зчитує дані про швидкості обертання коліс або блокуватися при нагріванні внаслідок проковзування.

Для рідкісних поїздок по бездоріжжю можна придбати машину з постійним повним приводом і диференціалом, що блокується з допомогою віскомуфти. Якщо ж чекають тривалі поїздки по піску і бруду, варто переплатити за багаторежимний повний привід, який однаково добре поводиться на трасі, в снігах або на розкислій грунтовій дорозі.

Самоблоки самоблокирующиеся дифференциалы на Ниву и Шевроле Нива

Установка самоблока (самоблокирующегося дифференциала) на Ниву и Шевроле Ниву. Самоблок увеличивает проходимость за счет передачи крутящего момента с буксующего колеса на небуксующее. Самоблок не обеспечивает 100% блокировки колес оси, однако существенно повышает проходимость.

Мы продаем и устанавливаем червячные самоблоки ВалРейсинг и АвтоСпринтер, т.к. у них приемлемая надежность, и мы дадим на них гарантию. Червячный самоблок срабатывает плавно, не вызывая проблем с управляемостью на скользкой дороге. Все остальное — покупайте и привозите сами, гарантия будет только на работу.

Существуют другие типы самоблоков на Ниву и Шевроле Ниву: дисковые, ДАК, ДАН, блокка. Дисковые требуют постоянного обслуживания (регулировки). Все остальные настоятельно не рекомендуются для эксплуатации на обычных дорогах: они блокируются очень резко и почти на 100%, что вызывает резкий срыв машины в занос, с которым может не справиться даже опытный водитель. Есть также большие вопросы по нажедности.

— самоблокирующийся дифференциал стоит от 7.995руб.

— установка от 4.200руб. Зависит от модели самоблока, и в какой мост будем ставить.

— восстанавливаем преднатяг в червячных самоблоках, стоимость от 4.000руб.

Чтобы узнать подробную стоимость работ, запчастей и расходников, заполните форму.

У червячного самоблока Нивы есть 2 основных параметра, которые часто путают:

Коэффициент блокировки — определяет, какая часть момента от буксующего колеса будет передана на небуксующее. Чем больше коэффициент блокировки, тем более внедорожным является самоблок, но и тем выше вероятность сломать полуось или привод. У ВалРейсинга и АвтоСпринтера одинаковый коэффициент блокировки (50/50), и он на 100% подходит для обычного режима асфальт+грязь. Коэффициент блокировки самоблока задает геометрия «червяков».

Преднатяг. В червячные самоблоки вставляют пакет пружинных шайб (муфту преднатяга), которые обеспечивают раннее и плавное срабатывание самоблока. Шайбы начинают изнашиваться, как только вы начинаете ездить. Через 30-50тыс. км преднатяг практически пропадет (зависит от количества буксований на бездорожье). Поэтому, наша рекомендация: назад ставить самоблок с преднатягом 9 (дольше прослужит без колдовства с ручником), а вперед — не более 5, т.к. он будет здорово мешать при рулежке на скользкой дороге.

Самоблок НЕ ПЕРЕСТАНЕТ работать даже при преднатяге ноль. Он включается позднее, и более ударно, но работает так же, как и с преднатягом. Преднатяг можно искусственно создать ручником. Многие никогда ничего не восстанавливают, и успешно ездят по бездорожью.

голоса

Рейтинг статьи

Как устанавливается преднатяг

Регулировка преднатяга осуществляется путем установки пакета специальных пружинных шайб, которые распирают шестеренки внутри блокировки. Полный пакет таких спецшайб, сложенные все вместе составляют толщину 1 см, но все шайбы по толщине разные, чтобы можно было регулировать момент.

Чтобы отрегулировать преднатяг, потребуется:

• динамометрический ключ стрелочный (ключ с щелчками не подходит, его придется долго настраивать);
• самодельная спецдеталь, сделанная из простой внутренней гранаты (обрезан и к нему приварен болт) — смотрите ниже на видео;
• комплект пружинных шайб (колечки);

Порядок регулировки преднатяга:

1. Разобрать дифференциал блокировки (запоминаем последовательность). После снятия крышки вытаскиваем шнековую шестеренку полуоси; за ней идет узкая шестеренка с большим внутренним отверстием, но который имеет бортик; затем идут те самые регулировочные пружинные шайбы. Можно вытащить шнековые сателлиты (сами преднатяги), чтобы проверить какой у них износ.
2. Установить новые шайбы.
3. Собрать.
4. Динамометрическим ключом и специальной самодельной деталью определяем момент затяжки. Когда ключ начинает проворачивать — в этот момент стрелка показывает момент натяга.

В этом видео рассмотрен вариант регулировки шайбами блокировки авто ВАЗ 2108.

Преднатяг до 5 кг не сплющивает до плоского состояния шайбы, такой момент натяжки считается ресурсным. Блокировка с натягом до 5 кг поможет сильно не терять своих характеристик около 4 лет. Любая блокировка с натягом в первые пару месяцев теряет около 1 кг натяга.

Специалисты рекомендуют делать для переднего дифференциала с самоблокировкой преднатяг не больше 5 кг, а для заднего дифференциала — не больше 7 кг. При максимальной величине, например, в 9 кг, все пружинные шайбы будут уже прижаты и эффект пружин будет потерян.

Что такое дифференциал

ВАЗ 2107, безусловно, не самый загадочный автомобиль в мире, тем не менее, не всем и не всегда понятны вещи и принципы работы элементарных механизмов. Сегодня речь пойдет о дифференциале заднего моста ВАЗовской классики и целесообразности его блокировки.

Когда автомобиль движется, ведущие колеса проделывают неравную работу, поскольку тому колесу, которое проходит поворот по большему радиусу, приходится проезжать большее расстояние и, соответственно, с большей угловой скоростью. Эта проблема выросла перед инженерами довольно давно, но всерьез задумались о применении дифференциала только перед Второй мировой войной. Но суть не в этом, а в том, что применение дифференциала позволило решить очень важные задачи одновременно:

• передать без потерь крутящий момент на ведущие колеса;
• обеспечить разную угловую скорость при прохождении поворота.

Симметричные дифференциалы

Чем больше величина коэффициента блокировки, тем лучше проходимость. А во время движения по ровной дороге по асфальту большой коэффициент наоборот ухудшает управление и динамику транспортного средства, потому что момент отстающего колеса момент в несколько раз больше, что способствует выталкиванию машины из поворота. В таком случае идет повышенный износ резины из-за пробуксовок, идет нагрузка на узлы привода, уменьшается коэффициент полезного действия и увеличивается расход топлива.

Преднатяг дифференциала — это, своего рода, взаимная уступка между комфортом управления и тяговой мощностью автомобиля.

Что такое преднатяг дифференциала

Дифференциал автомобиля занимается распределением крутящего момента с ведущего вала на правое и левое полуоси. Состоит дифференциал из 4-х конических шестеренок. По габаритам не большой. Если колеса крутятся с одинаковой нагрузкой, то дифференциал распределяет силу вращения пополам (50:50).

Если одно колесо наехало, например, на лед, то дифференциал на одно колесо дает большую вращательную силу, а на другую — меньшую. То колесо, которое на льду, получает повышенную угловую скорость и станет ведущим, а то колесо, которое крутится по асфальту — перестанет получать вращательную скорость и станет ведомым. Из-за этого, то, что момент вращения передается только на одно колесо, причем на то, которое находится (в данном случае) на льду, управление и проходимость автомобилем сильно ухудшается. Но, для сохранения управляемости и проходимости, ведущим колесо должно было стать то колесо, которое на асфальте. Чтобы избежать такого ненужного эффекта, было изобретено устройство — автоматический дифференциал повышенного трения.

Самоблокирующиеся дифференциалы

Механизм повышенного трения — это многодисковый дифференциал, вискомуфта, самоблокирующийся дифференциал «Квайф» и «Торсен» осуществляет частичную блокировку автоматически, без переключения рукоятки водителем.

Отличие автоматического дифференциала от симметричного в том, что автоматический самоблокирующийся имеет пружинный пакет фрикционных дисков.

Состоит автодифференциал из:

• ведомые червячные (полуосевые) шестерни;
• ведущие червячные (саттелиты) шестерни.

Оси сателлиты и полуосей параллельны друг другу. Если одно колесо, допустим правое, начинает вращаться медленнее, чем колесо напротив, то, соответственно, и полуось с шестерней вращается медленнее и вращает с такой же угловой скоростью сателлит 2. Сателлит 2 передает вращение сателлиту 3. Сателлит 3 передает вращение шестеренке полуоси 4. В результате — разные угловые скорости колес на повороте.

Из-за того, что крутящие моменты в винтовом зацеплении разные, появляются осевые и радиальные силы, которые прижимают шестерни 1 и 4, сателлиты 2 и 3 торцами к крышке дифференциала. Червячные сателлиты 2 и 3 прижимаются к поверхностям отверстий, в которых они сидят. Благодаря образующимся при этом силам, происходит блокировка полуосей. Насколько сильно заблокируется полуось, определяется коэффициентом блокировки.

Характеристики дифференциала самоблока:

• коэффициент блокировки дифференциала в % (КБД) (зависит от наклона зубьев, если винтообразный, или, если это диск, то углом чашки);
• преднатяг блокировки в кг (это статическое сопротивление между 2 полуосями).

КБД — это отношение моментов сил отстающего к забегающему, то есть крутящий момент отстающего колеса делим на крутящий момент колеса, которое быстрее вращается.

Преимущества самоблокирующегося дифференциала:

1. Водителю не требуется самому включать самоблок дифференциала, все происходит автоматически.
2. Устраняет пробуксовку при разных значения сцепления колес.
3. Улучшает проходимость и динамику управления автомобилей на разных дорогах.
4. Эффективность разгона возрастает на разных дорожных покрытиях.
5. Детали самоблокирующегося и обычного дифференциалов взаимозаменяемы.
6. Какая-либо полуось не сломается, потому что нет полной блокировки колес.
7. Отключение, то есть разблокировка осуществляется путем сброса педали газа.

Самоблокирующиеся винтовые дифференциалы эффективно подходят для обычного автомобиля. Такие устройства надежные. Рабочий эксплуатационный ресурс винтовых самоблоков такой же, как и у коробок переключения передач (КПП). Они плавно активируются и дезактивируются.

Каким образом можно включить блокирование

На автомобиле «Нива» делать это довольно просто

Справа от водителя находится три рычага, необходимо обратить внимание на самый маленький. Если его передвинуть назад, то начинает работать блокировка

Если эту ручку передвинуть, наоборот, вперед, то режим блокировки отключится. Стоит отметить, что подобные манипуляции лучше всего производить на неподвижном автомобиле.

Многие автомобилисты знают, что блокировка не всегда включается с первого раза. Иногда бывает так, что валы может «закусить». Это чаще возникает в тех ситуациях, когда автомобиль остановился на повороте. Для того чтобы этого избежать, необходимо немного проехать вперед либо назад и выровнять колеса. После этих действий блокировка включается с первого раза.

Если рассматривать, например, автомобиль «Нива-Шевроле», то там присутствует не два рычага, а один — для управления режимами раздатки (он находится рядом с водителем). Принцип работы этой блокировки такой же, как и на «Ниве». Единственное отличие — они включаются по-разному.

ВАЗ 21213 Блокировка дифференциалов

Назначение блокировки дифференциалов

Блокировка межосевого и заднего дифференциалов служит для повышения проходимости автомобиля в условиях бездорожья и облегчения движения на крутых уклонах.

При движении в кривых наружное колесо проходит большее расстояние, чем внутреннее. Поэтому колеса одной оси движутся с различной скоростью, и, чтобы при этом автомобиль мог нормально двигаться, необходим осевой дифференциал. Межосевой дифференциал выравнивает скорость вращения приводных валов передней и задней осей, а дифференциал задней оси – задних колес.

Блокировка межосевого дифференциала

Предотвращает такое положение, когда колеса одной оси на скользком грунте провертываются на месте, в то время как колеса другой оси неподвижно стоят на нескользском грунте.

При включении блокировки межосевого дифференциала на обе оси начинает поступать крутящий момент, поскольку передняя и задняя оси становятся жестко связанными. Крутящий момент от силовой установки автоматически перераспределяется по осям в соответствии с состоянием грунта под колесами.

Блокировка дифференциала задней оси

Жестко связывает задние колеса, так что они вращаются с одинаковой скоростью. Блокировка дифференциала задней оси возможна только при заблокированном межосевом дифференциале.

Включение блокировки дифференциалов

Уменьшите скорость ниже 40 км/ч.

Первая по ходу кнопки пиктограмма обозначает позицию блокировки межосевого дифференциала, а следующая и последняя – позицию блокировки дифференциала задней оси.

Поворотом кнопки только выбирается блокировка определенного дифференциала. Сам процесс включения и выключения блокировки дифференциала может потребовать некоторого времени.

Если случится так, что не удается включить или выключить блокировку, уберите ногу с педали газа и двигайтесь по возможности прямо, совершая при этом легкие движения руля влево-вправо.

Когда нельзя включать блокировку дифференциалов

ВНИМАНИЕ
При включении блокировки дифференциалов при движении по обычным дорогах общего пользования, а также когда колеса буксуют, автомобиль буксируют или проверяют тормоза на роликовом стенде, возможна или поломка привода, или внезапное и неконтролируемое движение автомобиля.

Дискотека

Вариантов конструкции дисковых самоблоков масса, но основа их едина: в обычный свободный дифференциал добавлены два пакета фрикционных дисков, которые обеспечивают блокировку узла при пробуксовке одного из ведущих колес.

Каждый пакет расположен между корпусом дифференциала и одной из полуосевых шестерён. По конструкции он напоминает фрикционные муфты в автоматических коробках. Одна часть дисков в пакете находится в зацеплении с полуосевой шестерней, а другая — с корпусом дифференциала. При обычном движении автомобиля (например, в повороте) фрикционы разжаты и самоблок никак себя не проявляет: сателлиты обеспечивают разную частоту вращения колес. Но при пробуксовке одного из колес пакеты дисков сжимаются — и полуосевые шестерни обретают прямую связь с вращающимся корпусом дифференциала.

Основное сжатие дисков происходит за счет осевого смещения шестерней полуоси. Последние являются конусными, как и шестерни сателлитов. При передаче момента через такое зубчатое зацепление кроме центробежной силы возникает и осевая. Она стремится развести шестерни. Сателлиты закреплены на своих осях и не могут смещаться. Зато на это способны их полуосевые сёстры, ведь они подвижны на шлицах приводов колес. В результате расхождения к стенкам дифференциала шестерни сжимают свои пакеты фрикционов.

В некоторых самоблоках первоначальное поджатие фрикционов обеспечивает пружина между полуосевыми шестернями. В других вместо них использованы конические пружинные кольца, которые также создают определенный преднатяг. Есть конструкции с замысловатым центральным блоком (см. схему 1), в котором ось сателлитов при смещении, к примеру, во время резкого ускорения автомобиля разжимает большие полукольца — и они сдавливают пакеты фрикционов. Это происходит в дополнение к их сжатию полуосевыми шестернями при пробуксовке колеса.