Дифференциал. Блокировки. Заварка, как это работает.

Дифференциал — это механическое устройство, которое передает крутящий момент с одного источника на два независимых потребителя таким образом, что угловые скорости вращения источника и обоих потребителей могут быть разными относительно друг друга. Такая передача момента возможна благодаря применению так называемого планетарного механизма. В автомобилестроении, дифференциал является одной из ключевых деталей трансмиссии. В первую очередь он служит для передачи момента от коробки передач к колёсам ведущего моста.

Свободный дифф. (то есть без каких либо блокировок) 1 — полуоси, 2 — ведомая шестерня, 3 — ведущая шестерня, 4 — шестерни полуосей, 5 — шестерни сателиты

Почему для этого нужен дифференциал ? В любом повороте, путь колеса оси, двигающегося по короткому (внутреннему) радиусу, меньше, чем путь другого колеса той же оси, которое проходит по длинному (внешнему) радиусу. В результате этого, угловая скорость вращения внутреннего колёса должна быть меньше угловой скорости вращения внешнего колеса. В случае с не ведущим мостом, выполнить это условие достаточно просто, так как оба колеса могут не быть связанными друг с другом и вращаться независимо. Но если мост ведущий, то необходимо передавать крутящий момент одновременно на оба колеса (если передавать момент только на одно колесо, то возможность управления автомобилем по современным понятиям будет очень плохой). При жесткой же связи колёс ведущего моста и передачи момента на единую ось обоих колёс, автомобиль не мог бы нормально поворачивать, так как колеса, имея равную угловую скорость, стремились бы пройти один и тот же путь в повороте. Дифференциал позволяет решить эту проблему: он передаёт крутящий момент на раздельные оси обоих колёс (полуоси) через свой планетарный механизм с любым соотношением угловых скоростей вращения полуосей. В результате этого, автомобиль может нормально двигаться и управляться как на прямом пути, так и в повороте.

Когда автомобиль движется по дуге, внутренние колеса автомобиля проходят меньший путь чем наружние

Однако, ввиду физики устройства, у планетарного механизма есть очень нехорошее свойство: он стремится передать полученный крутящий момент туда, куда легче. Например, если оба колеса моста имеют одинаковое сцепление с дорогой и усилие, необходимое для раскручивания каждого из колёс одинаковое, дифференциал будет распределять крутящий момент равномерно между колёсами. Но стоит только появится ощутимой разнице в сцеплении колёс с дорогой (например, одно колесо попало на лёд, а другое осталось на асфальте), как дифференциал тут же начнёт перераспределять момент на то колесо, усилие для раскрутки которого наименьшее (то есть на то, которое находится на льду). В результате, колесо, находящееся на асфальте перестанет получать крутящий момент и остановится, а колесо, находящееся на льду примет на себя весь момент и будет вращаться с увеличенной угловой скоростью, причем планетарный механизм будет играть роль редуктора, повышающего скорость вращения этого колеса. Естественно, это явление сильно ухудшает проходимость и управляемость автомобиля. Ведь по логике вещей, в рассмотренной ситуации момент желательно передавать на колесо, расположенное на асфальте, чтобы автомобиль мог продолжить движение.

В полноприводных автомобилях дифференциалом обычно оборудованы два моста, а зачастую дифференциал можно обнаружить еще и между мостами (межосевой дифференциал). Таким образом, мы получаем схему трансмиссии, в которой присутствуют целых три дифференциала: два мостовых и один межосевой. Последний необходим для постоянного движения с полным приводом и передачей момента на все четыре колеса. Ведь в повороте колёса рулевого моста (обычно переднего) имеют совсем другие угловые скорости, нежели чем колёса заднего моста. Межосевой дифференциал призван передавать крутящий момент от коробки передач к обоим ведущим мостам с разным соотношением угловых скоростей. Такая схема с тремя дифференциалами является одной из самых распространённых схем для постоянного полного привода (Full time 4WD).

Однако, это уже тема другого раздела. В данном разделе нас интересует дифференциал и его свойства. Возвращаясь к вышеописанному проблемному свойству планетарного механизма, интересно рассмотреть ситуацию, когда полноприводный автомобиль с межосевым дифференциалом одним из четырёх колёс попал на тот же лёд (или в скользкую яму). Что тогда произойдёт ? Дифференциал моста, колесо которого находится на льду, отдаст весь полученный крутящий момент на это колесо. Межосевой дифференциал, в свою очередь, тоже стремится передать крутящий момент туда, куда легче. Естественно, межосевому дифференциалу легче отдать момент на мост с прокручивающимся на льду колесом, нежели чем на мост, колёса которого имеют хорошее сцепление с дорогой и могут двигать автомобиль. В результате, весь крутящий момент от двигателя и коробки передач пойдёт на раскручивание единственного колеса, находящегося на льду. Остальные три колеса остановятся и не будут получать никакого крутящего момента от дифференциалов. Итог: из четырёх ведущих колёс осталось только одно, которое проскальзывает на льду — полноприводный автомобиль «застрял». Как же заставить дифференциалы передавать крутящий момент на колёса с более хорошим дорожным сцеплением ? Для этого были разработаны различные способы частичной и полной, ручной и автоматической блокировки дифференциалов, которые будут рассмотрены ниже.

Основной целью блокировки дифференциала является передача необходимого крутящего момента обоим его потребителям (полуосям или карданам). Существуют принципиально разные методы решения данной задачи.

Максимально понятные видео про принцип работы дифференциала. Жаль что не на русском.

Блокировки

1. Полная (100%-я) ручная блокировка.

При таком типе блокировки, дифференциал фактически перестаёт выполнять свои функции и превращается в простую муфту, жестко связывающую полуоси (или карданы) между собой и передающую им одинаковый крутящий момент с одинаковой угловой скоростью. Для того, чтобы полностью заблокировать классический дифференциал, достаточно либо заблокировать возможность вращения сателлитов, либо жестко соединить между собой чашку дифференциала с одной из полуосей. Такая блокировка как правило реализована при помощи пневматического, электрического или гидравлического привода, управляемого водителем из салона автомобиля. Применяется как для мостовых, так и для межосевых дифференциалов.

Схема блокировки компании ARB для мостового дифференциала, в которой блокируются сателлиты.
Включать подобного рода блокировки можно только при полностью остановленном автомобиле. Пользоваться ими надо крайне аккуратно, так как усилия мотора вполне достаточно чтобы «сорвать» механизм блокировки или поломать полуось. Применять такие блокировки желательно только на небольших скоростях для передвижения по труднопроходимой местности, так как при их применении в мостах (особенно в рулевых), автомобиль очень сильно теряет в управляемости. Как правило, жесткими блокировками мостовых и межосевых дифференциалов оборудуются полноценные рамные внедорожники.

2. Теперь мы поговорим с вами о самоблокирующихся дифференциалах. Так называемых Limited Slip Differentials — дифференциалы с ограниченным «проскальзыванием» (одной полуоси относительно другой).

2.1 Самоблокирующиеся дифференциалы с гипоидным (червячным или винтовым) и косозубым зацеплением (Более известные как Торсен)

Это одна из самых интересных, эффективных, технологичных и практически применяемых форм блокировки дифференциалов. Принцип работы основан на свойстве гипоидной или косозубой пары "расклиниваться" . В связи с этим, основные (или все) зацепления в таких дифференциалах косозубые или гипоидные. Разновидностей конструкций не так уж и много — можно выделить три основных типа.

2.1.1 Type — 1

производит компания Zexel Torsen.
Гипоидными парами являются шестерни ведущих полуосей и сателлиты. При этом каждая полуось имеет собственные сателлиты, которые парно связанны с сателлитами противоположной полуоси обычным прямозубым зацеплением. Следует отметить, что ось сателлита перпендикулярна полуоси. При нормальном движении и равенстве передаваемых на полуоси крутящих моментов, гипоидные пары "сателлит / ведущая шестерня" либо остановлены, либо проворачиваются, обеспечивая разницу угловых скоростей полуосей в повороте. Как только одна из полуосей начинает буксовать и крутящий момент на ней падает, гипоидные пары «полуось/сателлит» начинают вращаться и расклиниваться, создавая трение с чашкой дифференциала и друг с другом, что приводит к частичной блокировке дифференциала. За счет момента трения, дифференциал перераспределяет крутящий момент в пользу отстающей полуоси. Данная конструкция работает в самом большом диапазоне распределения крутящего момента — от 2.5/1 до 5.0/1. Диапазон срабатывания регулируется углом наклона зубцов червяка.

Схема работы Торсена T-1:



Это сообщение отредактировал broomstick - 9.01.2015 - 14:00

2.1.2 Type — 2

Автором второго типа является англичанин Rod Quaife.
В данном дифференциале используются косозубые шестерни полуосей и винтовые шестерни сателлитов. Оси сателлитов параллельны полуосям. Сателлиты расположены в своеобразных карманах чашки дифференциала. При этом парные сателлиты имеют не прямозубое зацепление, а образуют между собой еще одну гипоидную пару, которая расклиниваясь, так же участвует в процессе блокировки (на картинке слева). Подобное устройство имеет и дифференциал True Trac компании Tractech. Даже у нас в России появилось производство аналогичных дифференциалов под отечественные автомобили УАЗ и.т.д. А вот компания Zexel Torsen в своём дифференциале T-2 предложила немного другую компоновку по сути, того же устройства. Благодаря своей необычной конструкции, парные сателлиты соединены между собой со внешней стороны солнечных шестерней. По сравнению с первым типом, эти дифференциалы имеют меньший коэффициент блокировки, однако они более чувствительны к разнице передаваемого момента и срабатывают раньше (начиная от 1.4/1).

Принцип работы Торсен T-2:







Это сообщение отредактировал broomstick - 9.01.2015 - 13:59

2.1.3 Type — 3

Третий тип производится компанией Zexel Torsen (Т-3) и используется в основном для межосевых дифференциалов.
Как и во втором типе, в данном дифференциале используются косозубые шестерни полуосей и винтовые шестерни сателлитов. Оси сателлитов параллельны полуосям. Планетарная структура конструкции позволяет сместить номинальное распределение крутящего момента в пользу одной из осей. Например, используемый на 4Раннере 4-го поколения дифференциал Т-3 имеет номинальное распределение момента 40/60 в пользу задней оси. Соответственно, смещен и весь диапазон работы частичной блокировки: от (front/rear) 53/47 до 29/71. В целом, смещение номинального распределения момента между осями возможно в диапазоне от 65/35 до 35/65. Срабатывание частичной блокировки обеспечивает 20-30% перераспределение передаваемых на полуоси моментов. Так же, подобная структура дифференциала делает его компактным, что в свою очередь, упрощает конструкцию и улучшает компоновку раздаточной коробки.

2.2 Автоматическая блокировка с использованием Вискомуфты в качестве «Slip Limiter».

В этом случае применяется блокировка одной из полуосей с чашкой дифференциала. Вискомуфта монтируется соосно полуоси таким образом, что один её привод жестко крепится к чашке дифференциала, а другой — к полуоси. При нормальном движении угловые скорости вращения чашки и полуоси одинаковые, либо незначительно отличаются (в повороте). Соответственно, рабочие плоскости вискомуфты имеют такое же небольшое расхождение в угловых скоростях и муфта остаётся разомкнутой. Как только одна из осей начинает получать ощутимо больший момент и более высокую угловую скорость вращения относительно другой, в вискомуфте появляется трение и она начинает блокироваться. Причем, чем больше разница в скоростях, тем сильнее трение внутри вискомуфты и степень её блокировки. По мере увеличения степени блокировки вискомуфты и выравнивания угловых скоростей чашки и полуоси, трение внутри вискомуфты начинает падать, что ведёт к плавному размыканию вискомуфты и отключению блокировки. Данная схема применяется для межосевых дифференциалов, так как её конструкция слишком массивна для установки на мостовой редуктор. (Схема на картинке) Подобный механизм блокировки хорошо подходит для эксплуатации в условиях плохого дорожного покрытия, однако, в условиях настоящего бездорожья его способности далеко не выдающиеся: вискомуфта не справляется с постоянными сменами состояний сцепления мостов с грунтом, запаздывает при включении, перегревается и выходит из строя.

2.2 Speed sensitive differentials

Это то что мы привыкли называть именно LSD или Дифференциал повышеного трения (Хотя под это понятие попадают все самоблоки).

Устройство таких дифференциалов довольно простое и принципиально ни чем не отличается от устройства обычного открытого дифференциала. Между полуосями и чашкой дифференциала добавлены комплекты блоков фрикционных пластин.

Полуоси находятся в скользящем зацеплении с одной группой дисков (на картинке диск "В"), а корпус дифференциала с другой (на картинке диск "А"). Ось сателлитов заключена в камеру, созданную парой нажимных колец. Нажимные кольца находятся в скользящем зацеплении с корпусом. Передача момента от двигателя к полуосям происходит через распорные кольца, посредством зацепления дисков "А" с дисками "В". При появлении крутящего момента ось сателлитов "распирает" нажимные кольца, которые в свою очередь прижимают диски "В" к дискам "А". Таким образом, обе полуоси ведущего привода равномерно распределяют момент между колёсами. Степень прижима (блокировки) зависит от величины переданного двигателем крутящего момента. Этот эффект ограничивает проскальзывание разгруженного в сильном повороте колеса. Обеспечивая блокировку при ускорении и торможении, дифференциал повышенного терния работает как обычный при отсутствии передаваемого двигателем момента.

Схема работы

Виды дифференциалов повышенного трения (1 way, 1.5 way и 2 way)

Многие производители дифференциалов повышенного трения делят свою продукцию в соответствии с режимом работы на 1 way, 1.5 way и 2 way. Это деление зависит от вида разреза в камере под ось сателлитов. Форма разреза непосредственно влияет на работу LSD. 1 way означает, что из-за формы разреза блокировка дифференциала происходит только при ускорении. Дифференциал с индексом 2 way блокируется как при ускорении, так и при торможении. Дифференциал 1.5 way также как и 2 way блокирует и при ускорении и при замедлении, но блокировка при замедлении имеет более "мягкий" характер. Этот тип обеспечивает "щадящую" блокировку при торможении и лучше всего подходит для новичков, и менее эффективен, чем 2 way в профессиональном автоспорте.

Несколько видео про LSD, более понятных видео на просторах интернета найдено не было, если кто поделиться, буду благодарен.





Это сообщение отредактировал broomstick - 9.01.2015 - 14:04

2.3 Кулачковые и зубчатые автоматические блокировки.

Принцип работы этих блокировок достаточно прост. Вместо классического шестеренчатого планетарного механизма используются кулачковые или зубчатые пары, которые при небольшой разнице в угловых скоростях полуосей имеют возможность взаимно проворачиваться (перескакивать), а при пробуксовке заклиниваются и блокируют полуоси друг с другом. Нетрудно себе представить, что происходит с автомобилем при срабатывании такой блокировки в повороте.

Некоторые экземпляры просто отключают одну из полуосей в момент возникновения небольшой разницы скоростей. Именно поэтому, штатно такими блокировками оборудуются только дифференциалы военной и специальной техники (БТР и. т. п.)

2.4 Заварка) Или тупо завареные сателиты)

Этот вариант для тех, у кого нет денег на самоблокировку, но очень хочется ездить боком, дрифтить и прочее)

Делается все это достаточно просто, нужен лишь хороший сварщик.

Для начала снимаем редуктор с авто. Далее разбираем и достаем сам дифф

Разбираем

Затем прихватываем сателиты с шестернями полуосей прямо на месте

Затем все это дело (шестерни полуосей и сателиты) вытаскиваем из корпуса дифа и хорошо провариваем

Обрабатываем (необязательный пункт, просто так все это приятнее смотрится)

И собираем все обратно. Теперь ваша машина готова шуршать резиной в каждом повороте.

Еще добавлю что с заваркой получается сугубо специфичный автомобиль не предназначенный для комфортного перемещению по городу) Обычно это делается на дрифтовых автомобилях или же боевых внедорожниках)

Добавлено в 14:10
Я закончил) Информация была взята из разных источников)

Это сообщение отредактировал broomstick - 9.01.2015 - 14:19

плохо заварил!



Это сообщение отредактировал Инкубаторный - 9.01.2015 - 14:12

Подробней об LSD!
Limited Slip Differentials нашли наибольшее применение в автоспорте - дрифт, кольцо

Различаются по конструкции и принципу работы
По конструкции на Helical LSD и Metal Plate LSD
По принципу работы на 1 WAY, 1,5 WAY и 2 WAY

Helical LSD бывает только 1 WAY, выглядит так внутри http://www.teammfactory.com/images/catalog...icallsd_cut.jpg
Коэффициент блокировки может доходить до 75%, но в большей части продуктов не превышает 50%
Это означает что с Helical LSD колеса ведущей оси в повороте не будут вращаться с одинаковой скоростью при заблокированном диффе

Что значит 1 WAY? Это значит что Helical LSD работает только когда жмете на газ, а при сбросе газа дифф превращается в открытый

Стоит отметить - Helical LSD не требует обслуживания, ставится на многие мощные спортивные машины с завода и предлагается некоторыми производителями в качестве опции для некоторых моделей


Существует другая версия LSD - Metal Plate
выглядит внутри так http://www.teammfactory.com/images/catalog/platelsd_cut.jpg
http://www.teammfactory.com/images/catalog...telsd_parts.jpg

Бывает 1 (1,5) WAY и 1,5 (2) WAY - что это значит и почему написано в скобках?
Metal Plate LSD предлагается производителями в разных вариантах и каждый имеет регулировки, дифф можно переделать из 1 WAY в 1,5 WAY, или другой из 2 WAY в 1,5 WAY
но не 1 WAY в 2 WAY, к сожалению таких не существует)
коэффициент блокировки может доходить до 100%, в определенных условиях будет жесткая связка двигатель-оба колеса
Работать это будет в обе стороны, как при раскручивании колес двигателем, так и при обратном эффекте на торможении двигателем передачей

Для чего это нужно, что бы дифф работал при торможении?

Например конфигурация трассы РДС ( чемпионат по дрифту в РФ ) в подмосковном Мячково имеет следующую конфигурация...
В начале идет разгон по прямой и в первый поворот нужно заходить боком в дрифте на скорости более 120км в час, несколько быстрых поворотов, где нужно жать на газ, а затем серия более медленных поворотов, и нужно снизить скорость сохранив угол заноса, распрямлять авто нельзя, вот тут и работает Metal Plate LSD сохраняя блокировку диффа при торможении двигателем

Metal Plate ставить также на некоторые автомобили с завода, но только в очень простой версии, с коэффициентом блокировки не более 25%
Metal Plate требует регулярного обслуживания с заменой масла и пакетов фрикционов

Это сообщение отредактировал Инкубаторный - 9.01.2015 - 14:49

Офигенный пост!

Вот честно,инфа очень интересная,но или я тупой или лыжи не едут. Сколько раз не пытался в этом разобраться,нихрена не получается. С заваркой все понятно. Для чего дифы нужны тоже. А вот остальное... Наверное придется убиться ап стену.

http://www.yaplakal.com/forum28/topic1003793.html сюда бы добавил.

Это сообщение отредактировал BooGee - 9.01.2015 - 14:21

За пост зелень, вот только получилась оооочень спецефическая техника для езды по мягким грунтам и на малых скоростях.

Хороший пост,познавательный,но ты,ТС,добавил бы что с заваренным диффом это весьма специфичный авто будет,на общих дорогах не поездишь.Еще в минуса то,что кратно увеличивается возможность порвать полуося.Лови зелень

если привод жопный, то можно ручником придержать при необходимости и ничего не варить ;)