Суть работы блокировок дифференциала

Блокировка дифференциала — важный элемент трансмиссии, улучшающий сцепление колес с дорогой в сложных условиях. Хотя дифференциал перераспределяет крутящий момент между колесами, его эффективность снижается, когда одно из колес теряет сцепление. В статье рассмотрим принцип работы блокировок дифференциала, их устройство и виды, а также объясним, почему они необходимы для повышения проходимости и безопасности автомобилей на бездорожье и скользких покрытиях.

Полная блокировка

При полной блокировке дифференциала он перестает выполнять свою функцию и действует как муфта, соединяющая полуоси или оси переднего и заднего мостов. Это приводит к одинаковому крутящему моменту на обеих полуосях или мостах и выравниванию скорости вращения колес, независимо от дорожных условий.

Для реализации блокировки классического дифференциала можно жестко соединить одну из полуосей с корпусом или предотвратить вращение сателлитов, через которые дифференциал передает усилия на полуоси. Блокировка осуществляется с помощью электрического, гидравлического, пневматического или ручного привода.

При полной блокировке на механизм действует прямое усилие от двигателя, что при высоком крутящем моменте может повредить как механизм блокировки, так и полуось. Поэтому такой тип блокировки следует использовать осторожно: включать только после остановки автомобиля, двигаться на низкой скорости и отключать после сложного участка дороги.

Полная блокировка межосевого дифференциала чаще всего устанавливается на рамных внедорожниках для преодоления сложных участков местности. Такие внедорожники также могут иметь блокировку межколесных дифференциалов переднего и заднего мостов.

Кроме полной блокировки, в автомобилях используется частичная (автоматическая) блокировка. Дифференциалы с автоматической блокировкой подразделяются на несколько типов:

• жидкостные;
• дисковые;
• червячные;
• электронные.

Эксперты в области автомобильной техники отмечают, что блокировка дифференциала играет ключевую роль в обеспечении устойчивости и управляемости транспортного средства, особенно в сложных условиях. Основная суть работы блокировок заключается в равномерном распределении крутящего момента между колесами, что позволяет избежать пробуксовки и улучшить сцепление с дорогой. При активации блокировки дифференциала оба колеса на одной оси начинают вращаться с одинаковой скоростью, что особенно важно на скользких или неровных поверхностях. Это свойство значительно повышает проходимость внедорожников и улучшает динамику движения в условиях, где обычный дифференциал может привести к потере сцепления. Таким образом, блокировка дифференциала становится незаменимым элементом для водителей, стремящихся к максимальной безопасности и эффективности на дороге.

Блокировка дифференциала и ее возможные последствия.Обзор.

Автоматическая блокировка с применением вязкостной муфты (жидкостная муфта)

Вязкостная муфта (вискомуфта) – это механическое устройство, обеспечивающее передачу крутящего момента посредством использования вязкостных свойств специальной жидкости. Конструкция устройства представляет собой несколько пластин, насаженных на ведущий и ведомый валы, которые вращаются в корпусе, заполненном жидкостью. Жидкость имеет способность при определенных условиях менять свои вязкостные свойства. До тех пор пока пластины обладают одинаковой скоростью вращения, это вещество имеет жидкую консистенцию. Как только в значениях скоростей вращения валов появляется разница, жидкость быстро густеет, передавая крутящий момент с ведущего на ведомый вал. Благодаря таким свойствам, вискомуфта часто используется как самоблокирующийся межосевой дифференциал в автомобиле, оборудованном полным приводом. Иными словами, при обычном режиме работает один привод, но как только его колеса начинают проскальзывать, вискомуфта подключает второй привод.

Недостатком такой блокировки является то, что на изменение свойств жидкости требуется время, которого при преодолении серьезных препятствий просто нет. Поэтому такой вид самоблока преимущественно устанавливают на автомобилях, не покидающих городские дороги.

Спортивный дифференциал

Интересные факты

Вот несколько интересных фактов о блокировках дифференциала:

1. Принцип работы: Блокировка дифференциала позволяет передавать крутящий момент на колеса, которые имеют лучшее сцепление с дорогой. Это особенно полезно в условиях низкой сцепляемости, таких как грязь, снег или песок. Когда одно колесо начинает прокручиваться, блокировка автоматически ограничивает его вращение, перенаправляя мощность на колесо с лучшим сцеплением.

2. Типы блокировок: Существуют различные типы блокировок дифференциала, включая механические (например, с помощью шестерен), электронные и пневматические. Механические блокировки, такие как “лока” (lockers), обеспечивают полное блокирование колес, в то время как электронные могут активироваться только при необходимости, что позволяет сохранить маневренность на дороге.

3. Влияние на управляемость: Хотя блокировка дифференциала значительно улучшает проходимость в сложных условиях, она может негативно сказаться на управляемости автомобиля на асфальте. При поворотах заблокированные колеса могут скользить, что увеличивает риск заноса. Поэтому многие современные автомобили используют системы, которые автоматически регулируют работу блокировок в зависимости от условий движения.

Дисковый фрикционный самоблок

Работа самоблокирующего дифференциала основана на принципе трения. Дисковый дифференциал схож с традиционными механизмами, но включает два набора фрикционных дисков и распорную пружину для создания давления. Одна часть дисков прикреплена к полуоси, другая — к чашке дифференциала. При равномерном вращении полуосей диски вращаются синхронно. При возникновении разницы в скоростях соотношение вращения дисков меняется. Из-за трения фрикционные диски замедляются, что выравнивает разницу и частично блокирует дифференциал. Главный недостаток механизма с фрикционными дисками — быстрый износ.

Героторный самоблок

По своей сути это разновидность дисковых самоблокирующихся дифференциалов. В конструкцию дифференциала установлен героторный масляный насос и поршень. Роль ротора насоса выполняет одна из полуосей, корпус – другая полуось. Величина нагнетаемого давления масла зависит от разности скоростей вращения колес. Если таковая появилась, то давление масла начинает возрастать, толкая поршень. Под действием давления он сжимает диски, установленные во фрикционную муфту. Сила трения между дисками возрастает, в результате чего происходит блокировка дифференциала.

Червячный дифференциал

Как видно из названия, основой данного типа дифференциала является червячная передача. Наиболее известными представителями этого механизма являются Торсен и Квайф.

Червячная передача состоит из червяка и червячного колеса. В дифференциале червяк, или сателлит, выполняет роль ведущего элемента, а червячное колесо, или шестерня полуоси, — ведомого. Устройство червячной передачи позволяет червяку вращать колесо, но обратное движение блокируется.

Степень блокировки дифференциала Торсен зависит от углов наклона витков сателлита: меньший угол обеспечивает большую скорость вращения. Уровень блокировки также зависит от изменения крутящего момента.

Дифференциалы Торсен делятся на три категории: Тип1, Тип2 и Тип3. Тип1 и Тип2 различаются формой червяков и используются в межколесных системах, тогда как Тип3 предназначен для автомобилей с полным приводом и устанавливается между мостами.

Конструкция дифференциала Квайф имеет свои особенности. В этом механизме сателлиты не имеют осей вращения и располагаются в специальных ложах корпуса. При разнице в скоростях вращения полуосей сателлиты блокируются и прижимаются к корпусу. Сила трения, возникающая в этом процессе, пропорциональна разнице скоростей вращения колес. Степень блокировки в Квайф, как и в Торсен, регулируется углами наклона витков сателлитов.

Torsen Differential, How it works ?

Дифференциал, имеющий электронное управление

Данный вид представляет собой классическую модель дифференциала, дополненную двумя передачами. Управление ими осуществляется при помощи двух приводов – гидравлического и электрического. Приводы включает и отключает бортовой компьютер, установленный в автомобиле. Конечно, такой механизм считается самым практичным, но он же является и самым дорогим.

И в заключение хотелось бы упомянуть о системе, которая не блокирует дифференциал, а лишь имитирует блокировку. Принцип работы такой системы прост и очень практичен, поэтому хорошо подходит для городских автомобилей. Заключается он в том, что при появлении пробуксовки на каком-то из ведущих колес, штатная тормозная система начинает его подтормаживать. Соответственно, дифференциал увеличивает величину крутящего момента на колесе, имеющем меньшее сопротивление. Создается эффект блокировки. Все просто до гениальности.

Сравнение различных типов блокировок по эффективности и применению

Блокировки дифференциала являются важным элементом трансмиссии автомобиля, обеспечивая оптимальное распределение крутящего момента между колесами. Существует несколько типов блокировок, каждая из которых имеет свои особенности, преимущества и недостатки. В этом разделе мы рассмотрим основные типы блокировок дифференциала, их эффективность и области применения.

1. Открытый дифференциал

Открытый дифференциал является самым распространенным типом, который используется в большинстве легковых автомобилей. Он позволяет колесам вращаться с разной скоростью, что особенно важно при поворотах. Однако его недостатком является то, что в случае потери сцепления одним из колес (например, на скользкой поверхности), крутящий момент будет передаваться на колесо с меньшим сопротивлением, что может привести к пробуксовке.

2. Полуавтоматическая блокировка

Полуавтоматические блокировки, такие как системы типа “Torsen” или “Viscous”, обеспечивают частичное блокирование дифференциала. Они активируются автоматически при возникновении разницы в скорости вращения колес. Эти системы хорошо подходят для легкого бездорожья и могут значительно улучшить сцепление, однако они не обеспечивают полной блокировки, что может быть недостатком в экстремальных условиях.

3. Механическая блокировка

Механические блокировки, такие как “Detroit Locker” или “ARB Air Locker”, обеспечивают полное блокирование дифференциала. Эти системы могут быть активированы вручную или автоматически и обеспечивают равномерное распределение крутящего момента между колесами. Они идеально подходят для внедорожников и автомобилей, используемых в условиях тяжелого бездорожья, однако могут вызывать повышенный износ шин и ухудшение управляемости на асфальте.

4. Электронные блокировки

Современные автомобили все чаще оснащаются электронными блокировками, которые используют датчики и управляющие системы для оптимизации распределения крутящего момента. Эти системы могут адаптироваться к различным условиям и обеспечивать максимальную эффективность в зависимости от ситуации. Электронные блокировки могут быть как полностью автоматическими, так и управляемыми водителем. Они обеспечивают высокий уровень сцепления и управляемости, однако могут быть более сложными и дорогими в обслуживании.

5. Сравнение по эффективности

Эффективность различных типов блокировок зависит от условий эксплуатации. Открытые дифференциалы хорошо подходят для городских условий, где не требуется высокая проходимость. Полуавтоматические блокировки обеспечивают хороший баланс между сцеплением и управляемостью, что делает их идеальными для легкого бездорожья. Механические блокировки обеспечивают максимальную эффективность в сложных условиях, но могут ухудшать поведение автомобиля на асфальте. Электронные блокировки предлагают наибольшую универсальность и адаптивность, что делает их предпочтительными для современных автомобилей.

6. Заключение

Выбор типа блокировки дифференциала зависит от специфики эксплуатации автомобиля. Для городских условий подойдут открытые или полуавтоматические блокировки, в то время как для внедорожных приключений лучше выбирать механические или электронные системы. Понимание особенностей каждого типа блокировки поможет водителям сделать осознанный выбор, соответствующий их потребностям и условиям эксплуатации.

Вопрос-ответ

Как работают блокираторы дифференциалов?

В поворотах блокируемый дифференциал работает как открытый — колёса могут вращаться с разной скоростью. Однако, когда требуется тяга, оси могут быть механически заблокированы, заставляя колёса вращаться с одинаковой скоростью.

Как работает дифференциал простыми словами?

Дифференциал передаёт мощность двигателя на колёса машины. Делает последний шаг в уменьшении числа оборотов к колёсам (мы ведь помним, что первый такой шаг делает коробка передач) и, следовательно, увеличивает крутящий момент, передаваемый тем же ведущим колёсам.

Почему нельзя ездить с блокировкой дифференциала?

Заблокированный дифференциал снижает скорость прохождения скользких поворотов вкатыванием. Скорость, при которой автомобиль начинает оскальзываться на дороге при включенной блокировке, ниже. Вредность блокировки зависит от крутизны поворотов и коэффициента сцепления колес с дорогой.

Как правильно пользоваться блокировкой дифференциала?

При заблокированном дифференциале нужно двигаться прямолинейно со скоростью не более 10 км/ч без остановок, не допуская буксования колес. Блокировка должна быть отключена сразу при выезде на твердую сухую дорогу, так как движение с включенной блокировкой может привести к поломке деталей главной передачи.

Советы

СОВЕТ №1

Изучите основные принципы работы дифференциалов. Понимание того, как дифференциалы распределяют крутящий момент между колесами, поможет вам лучше осознать, как блокировки влияют на сцепление и управляемость автомобиля.

СОВЕТ №2

Обратите внимание на типы блокировок дифференциала. Существуют механические, электронные и гидравлические блокировки, каждая из которых имеет свои преимущества и недостатки. Выбор правильного типа зависит от ваших потребностей и условий эксплуатации автомобиля.

СОВЕТ №3

Проверьте, как блокировка дифференциала влияет на поведение автомобиля в различных условиях. Например, в условиях бездорожья блокировка может значительно улучшить проходимость, но на асфальте может привести к ухудшению управляемости. Тестируйте свой автомобиль в разных условиях, чтобы понять, как лучше использовать блокировку.

СОВЕТ №4

Регулярно обслуживайте систему блокировки дифференциала. Как и любая другая часть автомобиля, блокировки требуют внимания и ухода. Проверяйте уровень масла, состояние механизмов и следите за возможными признаками износа, чтобы обеспечить надежную работу системы.