Для чего нужна блокировка дифференциала?

Блокировка дифференциала: что это, для чего применяется и каков принцип ее работы. Виды механизмов блокирующих устройств. Электронная имитация блокировки.

Коротко о главном

Для начала освежим память. Дифференциал – это специальный механизм, ответственный за распределение крутящего момента по колесам. Он делает так, что одно колесо начинает вращаться быстрее, чем второе. Это особенно важно при поворотах, когда одно колесо встречает достаточно большое сопротивление, а второе, напротив, встречает сопротивление малое. При отсутствии дифференциала первое колесо попросту начало бы вращаться медленнее, чем второе. А все дело в том, что дифференциал стремится передать крутящий момент туда, где сопротивление наименьшее. Это наиболее простое объяснение. В действительности механика процесса имеет более сложное объяснение, но усложнение лишь повредит восприятия, так что остановимся на этом.

scale_1200

Суть блокировки дифференциала сводится к тому, чтобы передать крутящий момент именно туда, где он нужен. В тех случаях, когда автомобиль завязает в грязи, момент передается сразу двум колесам, а не только тому, которое проскальзывает. Решить задачу блокировки дифференциала можно разными способами. Предлагаем в них разобраться и выяснить, какая же блокировка будет наилучшей. 

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 дифференциал?

Короче говоря, это элемент (механизм), непосредственно связанный с осями колес, основной задачей которого является передача к ним крутящего момента. Такая передача крутящего момента возможна благодаря использованию так называемого «планетарного механизма».

Другая, не менее важная задача, выполняемая дифференциалом, заключается в обеспечении возможности асинхронного вращения ведущих колес при поворотах транспортного средства или при прохождении по неровной и труднопроходимой местности.


1

На бездорожье свободный, незаблокированный дифференциал может уменьшить проходимость машины, передавая вращение от мотора только на то колесо, которое имеет худший контакт с дорогой, одновременно обездвиживая другое, плотно с ней контактирующее.

Проще говоря, крутящий момент уйдёт на то колесо, которое легче крутится, буксует. Особенно ярко этот недостаток дифференциалов проявляется при преодолении препятствия наискось, когда автомобиль попадает в ситуацию диагонального вывешивания (буксуют два диагонально противоположных колеса). Также он заметен, когда внедорожник проваливается одной стороной в канаву и буксуют два колеса с одной стороны – той, которая выше. При этом два свободно вращающихся колеса лишены зацепа с грунтом. И даже если автомобиль обут в серьёзную грязевую резину, такую как наша Toyo Open Country M/T, он не сможет в полной мере использовать возможности мощных грунтозацепов. Для устранения этой проблемы существуют устройства блокировки межколёсных дифференциалов, которые, если подробно не вдаваться в особенности конструкции, принуждают оба колеса одной оси вращаться вместе, вне зависимости от сцепления с поверхностью.

Что такое блокировка дифференциала?

Прежде чем говорить об этом, давайте посмотрим, как происходит процесс работы дифференциала классического типа.

И так .. Классический (стандартный) дифференциал, или, как его еще называют, «открытый дифференциал», передает мощность от двигателя на ось, что позволяет колесам вращаться с различными скоростями во время поворота машины.

Поскольку расстояние, которое должно проходить каждое колесо при повороте, различно (одно колесо имеет больший внешний радиус поворота, чем другое колесо, у которого короче внутренний радиус), дифференциал позволяет решить эту проблему путем передачи крутящего момента на отдельных осях двух колес через его механизм. Конечным результатом является то, что автомобиль может нормально двигаться и поворачивать.

К сожалению, именно этот механизм имеет некоторые недостатки. Он стремится передать крутящий момент туда, где это проще всего.

Принцип блокировки

Блокировку классического дифференциала реализовать довольно просто. Для этого нужен выделенный специально под такую задачу пневматический, гидравлический или же электрический привод и сопутствующие механизмы (о них чуть позже). Управление может быть автоматическим или же ручным. Блокировка применима как к межосвевым, так и мостовым дифференциалам. Она может быть осуществлена посредством:

  • Соединения чаши (корпуса) дифференциала с полуосью;
  • Блокировки вращения сателлитов.

Как несложно догадаться, блокировка таит в себе опасность повреждения механизма. Вот например: автомобиль движется с некоторой скоростью и водитель вручную блокирует дифференциал. Так как для осуществления блокировки нужно создать жесткое соединение или же ограничить вращение некоторых элементов дифференциала, существует риск «срыва» механизма или же поломки полуоси. По этой причине блокировку безопасно осуществлять или при полной остановке автомобиля, или при движении на невысоких скоростях. Однако и здесь бывают исключения, обусловленные самим устройством механизма блокировки дифференциала. О них далее.

zen.yandex.ru

Принцип работы блокировки дифференциала

Автомобили, в большинстве своем, перемещаются по дороге прямолинейно либо поворачивает. Но бывает едет по бездорожью или попадает одним колесом в болото или лед, тогда дифференциал сыграет не в пользу автомобиля. Он попросту отправит весь крутящий момент на колесо с меньшим сопротивлением. И сила тяги будет стихать, приводя крутящий момент к абсолютному нулю.

Вот для чего придумали блокировку дифференциала, — ради абсолютного контроля над «ходовой», чтобы проехать там, куда обычный внедорожник даже не посмотрит. Установив блокировку, появиться возможность контролировать и распределять крутящий момент, передаваемый к полуосям и приводным колесам.

Как же возможно, все таки, блокировать дифференциал. Ну для начала, стоит предупредить, если у вас ручная блокировка, то задействовать такой механизм можно исключительно в состоянии покоя автомобиля. Иначе поломанная полуось и «сорванный» дифференциал обеспечены. Принцип сводится к тому, что блокируя дифференциал, мы распределяем крутящий момент поровну между колесами автомобиля — и тем колесом, что стоит хорошо на поверхности и тем, что попало, например, в болото, скользкий участок или висит в воздухе. И то колесо, которое не двигалось, начинает крутится, машина выезжает с проблемной зоны.

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».

Статья в тему: Стартер ВАЗ 2109 – как оценить неполадки и починить не хуже механика?

Блокировки с помощью вискомуфты

Вязкостные муфты находят множество применений в автомобилестроении. Они доказали свою эффективность и в реализации блокировки дифференциала. Технически все довольно просто: вискомуфту монтируют так, что одним приводом она закреплена к полуоси, а другим – к чашке (корпусу) дифференциала. В случае движения по ровной дороге угловые скорости полуоси и корпуса будут одинаковыми, так что вискомуфта не будет обеспечивать блокировку – она остается разомкнутой. Здесь есть несколько важных моментов:

  • Блокировка осуществляется за счет повышения трения внутри вискомуфты;
  • Чем больше разницах в скоростях, с которыми вращаются полуоси и чашка, тем выше будет степень блокировки;
  • Замыкание и размыкание вискомуфты происходят достаточно плавно (однако замыкание происходит быстрее).

Вариант блокировки с помощью вискомуфты отлично подходит для автомобилей, которые эксплуатируются в довольно жестких, но все же не экстремальных условиях. Например, вискомуфта обеспечивает своевременную блокировку дифференциала по ходу езды по некачественным дорожным покрытиям, но вот в условиях настоящего бездорожья она показывает себя не так хорошо. Причина проста: устройство запаздывает при включении и перегревается вследствие постоянного чередования условий «нормальное сцепление мостов – плохое сцепление – временное отсутствие сцепления». Но, как и было сказано, в остальном такой вариант блокировки применяется довольно широко. Вискомуфтами дифференциалов оснащены такие популярные кроссоверы, как Lexus RX300 и Toyota RAV4.

Есть вопросы?

показать форму и задать вопрос

Вы можете задать нам вопрос(ы) с помощью следующей формы.

Имя:

E-mail:

Пожалуйста, сформулируйте Ваши вопросы относительно Для чего нужна блокировка дифференциала?:

3

Нельзя включать принудительные блокировки на асфальте и дорогах общего пользования! С включёнными блокировками машина может выйти из-под контроля в повороте, особенно если заблокирован передний дифференциал.

Да и с включённой задней блокировкой машина крайне неохотно входит в поворот. Наиболее заметно это на сухом асфальте. Правда, включив заднюю блокировку, легче выполнять управляемый занос, но это уже отдельная тема.

Итак, в каких случаях передняя блокировка не нужна? Можно с уверенностью сказать, что в большинстве ситуаций достаточно только задней. А при движении, например, по глубокой скользкой колее вы вообще не выберетесь, если она будет включена. Даже опытные джиперы часто не знают об этом нюансе и елозят вперёд-назад по колее с заблокированным передним мостом и вывернутыми до упора колёсами. И так пока не надоест. А после, кряхтя, расчехляют лебёдку, хотя иногда достаточно просто отключить переднюю блокировку.

Но есть случаи, когда включённая передняя блокировка не уменьшает, а, наоборот, увеличивает манёвренность машины. Это прежде всего происходит при движении по очень сильно пересечённой местности, когда передние колёса по очереди вывешиваются, и внедорожник управляется фактически только одним передним колесом, которое не вывешено. И при движении на очень крутых спусках, когда машина почти падает со склона. В таком случае, как мы уже рассказывали, требуется газовать, чтобы выровнять автомобиль. Но отсутствие контакта на одном из передних колёс приводит к пробуксовке и потере управления, поэтому в таком случае передняя блокировка может очень помочь. Задняя блокировка хороша на слабом грунте всегда, кроме случаев, когда нужна манёвренность. Кроме того, надо иметь в виду, что она так же сильно распрямляет траекторию движения машины в повороте.

Самоблокирующиеся дифференциалы

Подобные дифференциалы имеют широкое распространение: Kia Sportage, Toyota 4Runner и многие другие модели. Многие автомобили еще советских временем имели механизм самоблокировки дифференциалов, хотя отечественный автопром по неясной причине отказывался от применения подобных механизмов в некотором своем транспорте. А устроены они почти так же, как обычные открытые дифференциалы, за той лишь разницей, что между чашкой и полуосями в них располагаются блоки фрикционных пластин.

Классический вариант самоблокирующегося дифференциала работает так: когда между полуосью и чашкой возникает разница в угловых скоростях, а сам дифференциал «пытается» перераспределить момент между ними, его работе начинают препятствовать фрикционные пластины. Дифференциалы с фрикционными блоками называют дисковыми. Нередко блоки подпружинивают, что увеличивает их надежность и позволяет использовать подобную блокировку в большем диапазоне отношений моментов. Однако последнее все равно остается слабым местом самоблокирующихся дифференциалов – диапазон моментов крайне невелик.

zen.yandex.ru

С учетом недостатков самоблокирующихся дифференциалов, многие инжиниринговые компании направили серьезные экспертные и проектные мощности для поиска решений. Особенно преуспела компания ASHA Corp. Она улучшила механизм самоблокировки, снабдив его специальным насосом с поршнем. Доработанный дифференциал стали называть героторным, а саму насосную конструкцию окрестили как Hydra-Lock. При этом работает обновленный механизм как классический самоблокирующийся дифференциал, но с той оговоркой, что при нагнетании давления насосом поршень начинает давить на фрикционный блок. Это довольно простая и надежная конструкция, повышающая эффективность блокировки. Она используется во внедорожниках от Chrysler и на некоторых моделях Jeep.

Что выбрать

Для экстремалов больше подойдут принудительные полные блокировки. Для городских условий можно порекомендовать дисковую муфту или вискомуфту. Блокировка дифференциалов с применением червячных шестерён считается самой оптимальной для полноценного бездорожья благодаря надёжности, простоте установке, автоматической работе и сравнительной дешевизне.

Механизм с кулачковой муфтой

Вышеописанные механизмы устройства блокировки могут показаться довольно сложными. Однако практически все они начинал свой путь именно с этого классического механизма, а вернее, тандема «кулачковая муфтапривод». Со временем этот тандем сильно преобразился, причем появились как новые типы приводов, так и были серьезно доработаны кулачковые муфты.

zen.yandex.ru

Если вкратце, то кулачковая муфта представляет собой пару полумуфт, которые располагают на концах соосных валов. В своем обычном положении полумуфты разомкнуты. На торцах полумуфт по кругу расположены т.н. кулачки прямоугольного или трапецевидного профиля. При необходимости блокировки вала полумуфты жестко сцепляются – пододвигаются и заполняют пространства между кулачками противостоящей полумуфты – обеспечивая передачу крутящего момента от одного вала к другому. Как несложно догадаться, момент зацепления полумуфт сопровождается ударом. По этой причине их снабжают специальными демпфирующими вставками. Сам механизм может приводиться в действие одним из следующих приводов:

  • Электрический;
  • Механический (встречается все реже);
  • Пневматический;
  • Гидравлический.

Многие автомобили имеют механический привод кулачкового дифференциала, однако сегодня все более распространенным становится электрический привод. Дело не только в его высокой надежности, но и в удобстве. Механизм блокировки может быть приведен в действие нажатием всего одной кнопки на приборной панели автомобиля. Если управления полностью ручное и исключает электрику, то почти наверняка оно требует манипуляций с рычажным механизмом. Последний и приводит в действие гидравлику или пневматику, которая далее блокирует дифференциал за счет замыкания кулачковой муфты.

5

При включении и выключении управляемых блокировок следует помнить, что они приводятся в действие не мгновенно. Трансмиссия должна хоть немного вращаться без нагрузки, чтобы зубья смогли войти в зацеп.

Поэтому после нажатия на кнопку нужно проехать хоть какое-то расстояние для того, чтобы блокировка включилась. А чтобы ее выключить, зачастую приходится не только поездить вперёд-назад, но и покрутить рулём, чтобы кулачки, замыкающие блокировку, разгрузились и смогли выйти из зацепления.

В общем, вывод очевиден: только полноценные управляемые блокировки помогут вам реализовать всю мощь грунтозацепов настоящей внедорожной резины.

Благодарим мотоклуб «Кутузовский Редут» за помощь в организации съёмки

Подробнее об электронной блокировке

Сразу отметим, что электронная блокировка дифференциала по сути не является блокировкой – это лишь ее имитация. Данная система работает в тандеме с ABS автомобиля и называется Traction Control или EDS. Первым автомобилем с электронной блокировкой дифференциала стал Lexus LS400, выпущенный в 1989 году. С тех пор система не особо изменилась. Она предусматривает наличие таких элементов:

  • Датчики вращения колес;
  • Электронный блок управления.

Здесь стоит отметить следующее: в отличие от вышеуказанных механизмов блокировки, электронная система может давать команду на создания давления в автомобильной тормозной системе. Она имеет насосы обратной подачи, а также пару клапанов в гидравлическим блоке ABS. Работу системы можно поделить на 3 фазы:

  • Фаза увеличения давления:
  • Фаза временного удержания давления;
  • Фаза быстрого сброса давления.

Как читатель наверняка догадался, время начала и конца фаз будут зависеть от наличия и степени пробуксовки колес. Однако не стоит думать, что электронная блокировка исключает использование привычных систем блокировки дифференциала. Напротив, вседорожный транспорт остро нуждается в дополнительных системах контроля крутящего момента, который получают колеса. Невероятная проходимость автомобилей последних поколений 4Runner и Prado от японского концерна Toyota обусловлена добавлением к имеющейся системе блокировки дифференциала T-3 электронного «помощника».

zen.yandex.ru

Может ли каждая машина иметь заблокированный дифференциал?

Блокировка дифференциала обычно применяется для спортивных автомобилях или внедорожниках. В частности, в случае внедорожников дифференциалы с механизмом блокировки уже установлены при сборке автомобилей. Хотя блокировка дифференциала рекомендуется особенно для внедорожников, вполне возможно, что блокировка дифференциала может быть выполнена на другом типе транспортного средства. Автомобили, которые не имеют блокировки дифференциала на заводе-изготовителе, могут быть доработаны и модернизированы.

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 преднатяга дифференциала.

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 преднатяга дифференциала в, например, в 9 кг, все пружинные шайбы будут уже прижаты и эффект пружин будет потерян.

Как это работает?

Если вы также хотите заблокировать дифференциал, вы должны обратиться в сервисный центр, который предлагает аналогичные услуги. Это необходимо, потому что только там они могут сказать вам, подходят ли характеристики вашего автомобиля для модернизации дифференциала или нет. Если это возможно, то специалисты предложат вам совместимые компоненты, которые могут заменить классический «открытый» блокирующий дифференциал.

Что такое блокировка дифференциала?

Рейтинг
( 1 оценка, среднее 5 из 5 )
Загрузка ...