Vetaif.ru

Авто журнал
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Как работает межосевой 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.

Дифференциал как часть трансмиссии

Дифференциал в автомобиле — это механизм, распределяющий крутящий момент карданного вала трансмиссии между ведущими колесами передней или задней оси (в зависимости от типа привода), позволяя каждому из них вращаться без пробуксовки. В этом заключается основное назначение дифференциала.

Ведуший мост с дифференциалом в разрезе

При прямолинейном движении, когда колеса нагружены одинаково и имеют равную угловую скорость вращения – механизм работает в качестве передаточного звена. Если условия движения изменяются (поворот, пробуксовка) – нагрузка становится неравномерной. У полуосей появляется необходимость вращаться с разными скоростями, и, как следствие, становится необходимым распределить полученный крутящий момент между ними в определенном соотношении. Тогда узел выполняет вторую важную функцию: обеспечение безопасного маневрирования автомобиля.

Схема расположения дифференциала зависит от типа привода автомобиля:

  1. Передний привод – картер коробки передач.
  2. Задний привод – корпус ведущего моста.
  3. Полный привод – корпусы переднего и заднего мостов (для передачи крутящего момента ведущим колесам) или раздаточная коробка (для передачи крутящего момента ведущим мостам).

Дифференциал на автомобилях появился не сразу. Конструкторы первых «самодвижущихся экипажей» были очень озадачены плохой маневренностью своих изобретений. Вращение колёс с одинаковой угловой скоростью во время прохождения поворота приводило к тому, что одно из них начинало буксовать или, наоборот, полностью теряло контакт с дорогой. Инженеры вспомнили, что на ранних прототипах первых автомобилей, снабжаемых паровыми двигателями, было устройство, позволявшее избежать потери управляемости.

Механизм распределения вращающего момента изобрёл француз Онесифор Пеккёр. В устройстве Пеккёра присутствовали валы и шестерни. Через них крутящий момент от мотора поступал к ведущим колёсам. Но даже после применения изобретения Пёккера проблема пробуксовки колёс на поворотах не решилась полностью. Выявились недостатки системы. Например, одно из колес в какой-то момент терял сцепление с дорогой. Сильнее всего это проявлялось на обледенелых участках.

Пробуксовка в таких условиях часто приводила к авариям, поэтому конструкторы надолго задумались над тем, как предотвратить занос машины. Решение было найдено Фердинандом Порше. Он стал изобретателем кулачкового механизма, который ограничивал проскальзывание колёс ведущего моста. Немецкое устройство дифференциала нашло применение в автомобилях Volkswagen.

Селективный (отключаемый) полный привод

Объединить плюсы part-time и full-time смог селективный полный привод. Самый известный из них — Super Select от Mitsubishi (Pajero, Pajero Sport, Delica), хотя подобных систем было много: Multi-Mode у Toyota (Hilux Surf, 4Runner, Sequoia), All-mode 4WD у Nissan (Pathfinder), SelecTrac у Jeep (Grand Cherokee) и другие. Не «Супер-Селектом» единым!

Селективный полный привод представляет собой отключаемый full-time. Автомобиль может ездить на заднем приводе для экономии топлива и улучшения динамики (как на part-time), а при необходимости водитель подключает «передок», причём без ограничений: межосевой дифференциал здесь есть, так что на полном приводе можно ездить по любым покрытиям и на любых скоростях. Конечно, есть и жёсткая блокировка центрального дифференциала, ведь селективные системы 4WD встречаются только на полноценных внедорожниках.

Идеальный полный привод? Возможно — до тех пор, пока всё работает исправно. Большое количество режимов усложнило конструкцию, и со временем неизбежны проблемы с датчиками, контроллерами, актуаторами и прочими деталями этой, безусловно, продвинутой системы 4WD.

Плюсы и минусы селективного 4WD

✅ Возможность отключать 4WD для экономии топлива.

✅ Возможность ездить на 4WD по любым покрытиям.

⛔ Переусложнение конструкции, возможность отказов.

Для чего нужен дифференциал

Схема полноприводного авто с раздаткой и межосевым дифференциалом.

При прямолинейном передвижении дифференциал, в принципе и не нужен, поскольку ведущие колеса крутятся с одной скоростью. Но ведь часто возникает надобность проходить и повороты. При этом колеса идут по различным радиусам, то есть пройденное расстояние при повороте у колес одной оси отличаются. Движущееся по внутреннему радиусу колесо проходит значительно меньший путь, чем идущее по внешнему.

Если при этом обеспечить равную передачу вращения на каждое из колес, то одно из них начнет пробуксовывать, при этом и возникает большая нагрузка на элементы трансмиссии. В результате происходит повышенный износ шин и высока вероятность повреждения приводных элементов.

Чтобы этого не произошло, требуется перераспределение вращения на колеса в соответствии с условиями движения. Другими словами нужно, чтобы при прохождении поворота движущееся по внутреннему радиусу колесо – замедлилось, а идущее по внешнему – ускорилось. Именно это и обеспечивает добавленный в конструкцию трансмиссии авто дифференциал.

Читать еще:  Машина на скорости дергается причины

Алгоритм работы DCCD в автоматическом режиме при прохождении поворота.

Ручной режим работы DCCD (MANU)

Предназначен для водителей, профессионально занимающихся автоспортом, для использования исключительно в различных видах гонок и соревнованиях, проходящих на закрытых трассах и полигонах. Не предназначен для использования на дорогах общего пользования и водителями, не обладающими достаточным уровнем навыков спортивного вождения. Помните, неправильное обращение с системой DCCD опасно как для вас и вашего автомобиля, так и для окружающих, поэтому все эксперименты с управлением автомобилем, оборудованным DCCD, должны проводиться на специально оборудованных площадках.

Имеет шесть фиксированных ступеней блокировки межосевого дифференциала, переключение между которыми возможно в любое время при помощи управляющего переключателя DCCD, при этом водитель должен самостоятельно контролировать все изменения условий движения и своевременно устанавливать необходимую степень блокировки дифференциала.

На практике, управление DCCD в ручном режиме в целом сводится к копированию поведения системы в автоматическом режиме с тем лишь различием, что водитель вносит в ее работу «настройки», обусловленные личным опытом. Поэтому к экспериментам с ручным режимом управления DCCD можно приступать только после того, как вы поймете поведение вашего автомобиля в автоматическом режиме DCCD. В крайнем верхнем положении управляющего переключателя DCCD э/м муфта заблокирована и момент распределяется в отношении 50:50. Для этого режима характерны высокая устойчивость и приемистость. Автомобиль более предсказуем, но режим эффективен только на прямых участках дороги. В поворотах автомобиль будет стремиться «распрямить» траекторию. В крайнем нижнем положении управляющего переключателя DCCD э/м муфта разблокирована и межосевой дифференциал передает крутящий момент в отношении 35:65 (или 41:59 для моделей с 2007 г.). Автомобиль более маневренный. Эффективно использовать при входе в поворот, однако после прохождения «пика» поворота возможен повторный занос, что обусловлено разницей в сцеплении передних и задних колес. В промежуточных положениях управляющего переключателя DCCD перераспределение крутящего момента двигателя происходит согласно приведенной ниже таблице. Универсального ответа, со всеми тонкостями, как пользоваться этими промежуточными положениями, нет и попытка привести какой-либо шаблон может ввести вас в заблуждение. Выбор необходимой ступени блокировки межосевого дифференциала индивидуален для разных ситуаций и зависит от многих факторов, вплоть до состояния резины (мягкости, давления, износа), поэтому можно посоветовать лишь еще раз ознакомиться с принципом работы системы в автоматическом режиме и быть предельно внимательным и осторожным при езде в ручном режиме.

Таблица. Распределение крутящего момента двигателя в зависимости от положения управляющего переключателя DCCD в ручном режиме работы.

Теперь о заблуждениях. DCCD не делает ваш автомобиль ни заднеприводным, ни, тем более, переднеприводным. Еще раз посмотрите на распределение крутящего момента по осям в зависимости от степени блокировки дифференциала — оно изменяется в незначительном диапазоне от 35:65 (41:59) до 50:50. Важно понимать, что прямо пропорциональной зависимости между изменением степени блокировки межосевого дифференциала и перераспределением крутящего момента между осями автомобиля нет. Все остальное — это, в лучшем случае, фантазии, в худшем — техническая безграмотность и незнание своего автомобиля. Можно говорить, что в разных режимах DCCD у автомобиля проявляются свойства, напоминающие в той или иной степени переднеприводные или заднеприводные автомобили, но не более. Далее. Не забывайте, что блокировка дифференциала осуществляется посредствам двух муфт, при этом управление возможно только одной из них. Поэтому говорить о том, что DCCD позволяет полностью заблокировать (т.е. постоянно распределять момент 50:50) некорректно и даже неправильно. Э/м муфта может обеспечить только 70% блокировки, в то время как остальные 30% остаются на долю самой обычной муфты LSD, работа которой зависит лишь от разницы частоты вращения передних и задних колес. И в заключение, несколько советов и замечаний, подчеркнутых из руководств по эксплуатации и сервисных бюллетеней от производителя: 1. Во избежание скрежета и вибрации со стороны межосевого дифференциала при маневрировании с малой скоростью, когда межосевой дифференциал заблокирован, необходимо разблокировать дифференциал или перевести управление блокировкой дифференциала в автоматический режим. 2. Не изменяйте степень блокировки межосевого дифференциала при пробуксовке колес. 3. «Распускайте» дифференциал при остановке автомобиля или если используется «докатка». 4. При необходимости буксировки автомобиля при помощи троса установите рычаг переключения передач в нейтральное положение, включите ручной режим управления DCCD и установите колесико DCCD в самое нижнее положение (разблокируйте дифференциал).
Волков Михаил © Легион-Автодата

Что такое межосевой дифференциал и как он устроен?

Межосевой дифференциал – это наиболее эффективный метод повышения проходимости любого автомобиля. На данный момент практически все внедорожники, в том числе и некоторые кроссоверы, оснащаются данным элементом. Как и все другие технические механизмы, межосевой дифференциал имеет свои плюсы и минусы. В данной статье мы попытаемся выяснить, насколько эффективно использовать данный элемент, а также каков его принцип действия.

Читать еще:  Что означают категории в новых правах

Принцип действия и свойства механизма

На данный момент любой современный межосевой дифференциал (Нива 2121, к примеру, тоже им оснащается) работает в нескольких режимах:

  1. Прямолинейное движение (автоматический).
  2. Пробуксовка.
  3. Повороты.

Особо эффективен межосевой дифференциал при пробуксовке, где зачастую он и применяется. Когда автомобиль наезжает на скользкую поверхность, будь это лед, утрамбованный снег или грязь, данный элемент начинает действовать на ось, а именно на колеса. Его принцип работы заключается в следующем. Когда одно из колес попадает на твердую поверхность с хорошим сцеплением, а второе, наоборот, на, допустим, скользкую, дифференциал начинает передавать одинаковый крутящий момент на оба диска, то есть данный элемент приравнивает «прокручиваемость» двух колес к одинаковому значению. Это позволяет автомобилю выбраться из заснеженного или загрязненного участка дороги за считанные секунды.


Те же машины, у которых межосевой дифференциал отсутствует, начинают пробуксовывать – левое колесо движется с одной скоростью, правое – совершенно с другой. Получается, что автомобиль еще более зарывается в сугроб или песок. Поэтому межосевой дифференциал (КАМАЗ, кстати, тоже оснащен им) является неотъемлемой частью любого транспортного средства, имеющего полный привод. Зачастую таким элементом снабжаются либо армейские грузовики, либо отечественные внедорожники, предназначенные для гражданских условий эксплуатации. У импортных производителей традиция оснащать свои джипы дифференциалом постепенно исчезает. Это не так уж и странно – зачем «немцу» межосевой дифференциал, если он в жизни его никогда применять не будет! Поэтому среди европейских внедорожников остались лишь единичные модели, которых по сей день укомплектовывают данной системой.

Таким образом, данная деталь будто «связывает» оба колеса, передавая им одинаковый крутящий момент с двигателя, что дает автомобилю дополнительную тягу для пробуксовки.

И напоследок отметим несколько правил эксплуатации легковых и грузовых автомобилей, укомплектованных данной деталью.

  1. Для того чтобы межосевой дифференциал не вибрировал и не издавал посторонних звуков в действии, следует перевести заблокированный элемент в автоматический режим.
  2. В режиме пробуксовки не стоит менять степень блокировки элемента.
  3. Когда автомобиль нуждается в буксировке, нужно перевести рычаг коробки передач в нейтральное положение и обязательно перевести межосевой дифференциал в ручной режим. Для этого нужно опустить регулировочное колесико DCCD в самое нижнее положение.

Типы, устройство и принцип действия межосевого дифференциала


Схемы механических трансмиссий

В различных ТС используются межосевые дифференциалы, построенные на основе планетарных механизмов. В общем случае агрегат состоит из корпуса (обычно составленного из двух чашек), внутри которого располагается крестовина с сателлитами (коническими шестернями), соединенными с двумя полуосевыми шестернями (шестернями привода ведущих мостов). Корпус посредством фланца соединен с карданным валом, от которого весь механизм получает вращение. Шестерни посредством валов соединены с ведущими шестернями главных передач своих мостов. Вся эта конструкция может размещаться в собственном картере, установленном на картере промежуточного ведущего моста, или в корпусе раздаточной коробки.

Функционирует межосевой дифференциал следующим образом. При равномерном движении автомобиля по дороге с ровным и твердым покрытием крутящий момент от карданного вала передается на корпус дифференциала и зафиксированную в нем крестовину с сателлитами. Так как сателлиты входят в зацепление с полуосевыми шестернями, то обе они тоже приходят во вращение и передают крутящий момент к своим мостам. Если по какой-либо причине колеса одного из мостов начинают затормаживаться, связанная с данным мостом полуосевая шестерня замедляет свое вращение — сателлиты начинают катиться по этой шестерне, что приводит к ускорению вращения второй полуосевой шестерни. В результате колеса второго моста приобретают увеличенную относительно колес первого моста угловую скорость — так компенсируется разность нагрузок на оси.

Межосевые дифференциалы могут иметь некоторые конструктивные отличия и особенности работы. В первую очередь, все дифференциалы делятся на две группы по характеристикам распределения крутящего момента между двумя потоками:

  • Симметричные — распределяют момент равномерно между двумя потоками;
  • Несимметричные — распределяют момент неравномерно. Это достигается использованием полуосевых шестерен с различным количеством зубьев.

При этом практически все межосевые дифференциалы имеют механизм блокировки, который обеспечивает принудительную работу агрегата в режиме симметричного распределения крутящего момента. Это необходимо для преодоления сложных участков дорог, когда колеса одной оси могут отрываться от дорожного покрытия (при преодолении ям) или терять с ним сцепление (например, пробуксовывать на льду или в грязи). В таких ситуациях весь крутящий момент поступает на колеса этой оси, а колеса, имеющие нормальное сцепление с дорогой, вовсе не вращаются — автомобиль просто не может продолжать движение. Механизм блокировки принудительно распределяет крутящий момент между осями поровну, предотвращая вращение колес с разной скоростью — это позволяет преодолевать сложные участки дорог.

Блокировка может быть двух типов:

  • Ручная;
  • Автоматическая.


Конструкция межосевого дифференциала грузового автомобиля
В первом случае дифференциал блокируется водителем с помощью специального механизма, во втором случае агрегат самоблокируется при наступлении определенных условий, о которых сказано ниже.

Читать еще:  Марка двигателя зил 131

Механизм блокировки с ручным управлением обычно выполняется в виде зубчатой муфты, которая располагается на зубцах одного из валов, и может входить в зацепление с корпусом агрегата (с одной из его чаш). При перемещении муфта жестко соединяет вал и корпус дифференциала — в этом случае данные детали вращаются с одинаковой скоростью, и каждая из осей получает половину общего крутящего момента. Управление блокирующим механизмом в грузовых автомобилях чаще всего имеет пневматический привод: зубчатая муфта перемещается с помощью вилки, управляемой штоком встроенной в картер дифференциала пневматической камеры. Подача воздуха на камеру осуществляется специальным краном, управляемым соответствующим переключателем в кабине автомобиля. Во внедорожниках и другой технике без пневмосистемы управление механизмом блокировки может быть механическим (с помощью системы рычагов и тросов) или электромеханическим (с помощью электромотора).

Самоблокирующиеся дифференциалы могут иметь механизмы блокировки, отслеживающие разность крутящих моментов или разность угловых скоростей осей привода ведущих мостов. В качестве таких механизмов могут использоваться вязкостные, фрикционные или кулачковые муфты, а также дополнительные планетарные или червячные механизмы (в дифференциалах типа Torsen) и различные вспомогательные элементы. Все эти устройства допускают некоторую разность крутящих моментов на мостах, при превышении которой они блокируются. Рассматривать устройство и работу самоблокирующихся дифференциалов здесь мы не будем — сегодня существует множество реализаций данных механизмов, подробнее о них можно узнать в соответствующих источниках.

Назначение механизма

Чтобы понять роль дифференциала, применяющегося в транспортных средствах всех типов, нужно рассмотреть конструкцию обычного планетарного редуктора, передающего усилие от карданного вала двум полуосям. Алгоритм работы агрегата прост:

  1. Кардан вращает хвостовик с косозубой шестеренкой на конце.
  2. От хвостовика крутится большая планетарная шестерня, соединенная с двумя полуосями.
  3. Крутящий момент передается от планетарной шестерни полуосям и закрепленным на концах колесам.

Без дифференциала редуктор поровну распределяет крутящий момент на 2 оси, в результате колеса вертятся с одинаковой скоростью. Такое разделение вполне годится для прямолинейного движения, которое в реальности встречается довольно редко – даже при езде по ровным участкам трассы автомобиль отклоняется от прямой линии.

Чтобы машина идеально прошла поворот, колеса одного моста должны вращаться с разными скоростями, поскольку внешнее катится по более широкой дуге. Простой редуктор, обеспечивающий одинаковое вращение обеих полуосей, на повороте заставит одну шину скользить, вторую – буксовать, что заметно ухудшает маневренность авто.

Справка. Проблема весьма актуальна для внедорожников с постоянным полным приводом. В данном случае крутящий момент делится не только между колесами, но и между осями, вращающими редукторы переднего и заднего моста.

Совмещенный с планетарным редуктором дифференциал нужен для изменения угловых скоростей правого и левого колеса в зависимости от крутизны поворота. Механизм автоматически распределяет крутящий момент на полуоси, позволяя колесным покрышкам совершать разное число оборотов при движении автомобиля по дуге. Без дифференциала нормальная эксплуатация транспортного средства невозможна по таким причинам:

  • недостаточная управляемость;
  • быстрое истирание шин;
  • ускоренный износ деталей редуктора, валов и полуосей.

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.

Недостатки и особенности

При долгой работе в таком режиме существует риск перегрева и выхода из строя тормозных систем. Автомобиль имеет автоматическую защиту, если температура поднимается выше допустимой, но это не везде есть и не всегда работает.

Если нагрузка серьезная, то крутящего момента может быть мало, чтобы сдвинуть авто вперед. Вроде бы и моргает лампа, трещит тормозная система, но машина никуда не едет. Поднять обороты невозможно – электроника не дает.

Межосевая блокировка дифференциала “Паджеро”, а она там электронная, в воде теряет эффективность. Мокрые колодки не могут затормозить мокрый диск.

Но даже имитация – это не пустая забава. Естественно, она не подойдет для серьезного бездорожья, но ездят туда далеко не все владельцы. Электронной блокировки вполне хватит для самых обычных случаев. Например, они могут понадобиться зимой. Но сильно рассчитывать на систему нельзя – электроника может подвести в самый неподходящий момент. Поэтому в “Паджеро” дополнительно есть настоящая, железная блокировка.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector