Дифференциал повышенного трения что это такое?

LSD дифференциал — что это, для чего нужен и как работает

LSD дифференциал — что это, как работает и какую помощь может оказать на бездорожье? Дифференциал повышенного трения LSD работает также, как и аналогичные автоматические неполные блокировки. Он срабатывает в тех случаях, когда колеса на одной оси начинают крутиться со слишком разной по отношению друг к другу скоростью. Чаще всего LSD дифференциал ставят на внедорожники и спортивные автомобили, но считать его 100% блокировкой и панацеей от застревания в грязи или диагонального вывешивания ошибочно.

LSD дифференциал — что это такое и откуда пошло

Аббревиатура « LSD » пошла с английского языка. Она расшифровывается как « Limited Slip Differential » , что на наш язык переводится как « дифференциал с повышенным внутренним сопротивлением ». Как уже было сказано выше, дифференциал повышенного трения LSD не обеспечивает полной блокировки, допуская определенную разницу между скоростями вращения валов. Он срабатывает лишь в том случае, когда разница ощутима, когда достигается определенная диспропорция между валами. О видах полной блокировки можно почитать в статье о дифференциалах в целом. Выше уже было сказано, что LSD часто ставят в различные автомобили: как в спортивные, так и во внедорожники. Например, в моём Nissan Terrano 1 поколения в кузове WD 21 установлен именно такой LSD .

Обыкновенный LSD дифференциал

В пример еще можно привести LSD дифференциал Toyota — в определенный момент блокировка срабатывает и крутящий момент обеих валов сравнивается, становится одинаковым. Равные пропорции всё равно дают возможность завязшему колесу прокручиваться, но то колесо, которое имеет хорошее сцепление, тоже начинает крутиться и джип выезжает с засады на нормальное место (во многих, но далеко не во всех случаях).

Как работает LSD дифференциал и как делиться на типы

Нужно сразу отметить, что для нормальной работы этой блокировки требуется специальное, особенное масло для LSD дифференциала. Если лить туда обыкновенное масло, то узел долго не прослужит и проблемы могут возникнуть очень быстро. А, так как дифференциал LSD ремонтируется довольно сложно и (что даже важнее) очень дорого, то до такого лучше не доводить. Специальное масло непременно имеет на упаковке пометку, что оно подходит для соответствующих LSD блокировок.

Обыкновенный LSD дифференциал

Что касается типов LSD:

Классический — дифференциал чувствителен к разнице скоростей между валами, блокируя при определенном моменте. Это классическая блокировка, аналогичная вискомуфте. Применяется всё чаще, особенно во внедорожниках, так как лёгок в обслуживании и крайне прост по своей конструкции и принципу действия;

Традиционный — дифференциал срабатывает при разнице между передачей крутящего момента. Его уже почти никуда не устанавливают, встречается только на старых авто и то, чаще в нерабочем или полумертвом состоянии. Дифференциал LSD такого типа можно отнести к червячному типу, он блокирует автоматом при определенной разнице между КМ самого дифференциала и, непосредственно приводного вала.

Классический задний дифференциал LSD очень популярен, но на многих старых машинах доведен до ужасного состояния. В новые его тоже периодически устанавливают, но, как уже говорилось выше, его эффективность в серьезной грязи не очень высока. Многое зависит от прокладки между сиденьем и рулем, поэтому в умелых руках автомобиль лишь с такой блокировкой тоже способен на небольшие подвиги, но заменить 100% блокировку он не способен.

Также начинающие джиперы часто интересуются, как определить LSD дифференциал — делается это очень просто: задняя сторона машины домкратиться так, чтобы колеса отрывались от земли. Передняя часть авто при этом стоит на земле (не забывайте ставить под колеса противооткаты и держать авто на передаче в момент подъема). Колесо, которое оказывается в воздухе, можно попробовать покрутить. Если второе колесо крутится в ту же сторону, то у вас установлен LSD. Если второе колесо начинает крутиться в другую сторону, то в мосту или ничего нет, или дифференциал с блокировкой сломан и не функционирует. Также определить наличие или отсутствие LSD в мосту можно по наклейкам на самом узле или на арке водительской двери, но как показывает практика, чаще всего на старых авто такие наклейки не сохраняются.

Lada Priora sedan городской атмосферник › Logbook › Принцип работы блокировки (дифференциал повышенного трения)

Здравствуйте подписчики и гости моего бортжурнала.
Думаю многим известно, но все-таки необходимо разобрать устройство стандартного дифференциала ВАЗ и его устройство, иначе просто нет смысла)

1 — приводы левый и правый
2 — ведомая шестерня ГП
3 — ведущая шестерня ГП
4 — шестерни приводов
5 — сателлиты

Главная задача дифференциала это передача крутящего момента от двигателя к ведущим колёсам, а также распределение этого крутящего момента между ними. Следующая, но от этого не менее важная функция дифференциала обеспечение разной скорости вращения правого и левого колес автомобиля при прохождении поворота, это очень важно по той причине что путь который проходят колеса в повороте не одинаков!
Устройство простейшего дифференциала показано на рисунке: вращение от двигателя передается через ведущую шестерню главной пары к ведомой шестерне, которая жестко закреплена на корпусе дифференциала. Затем через установленные в корпусе шестерни-сателлиты вращение передается на полуосевые шестерни которые в свою очередь через приводные валы передают вращение колесам автомобиля.
Дифференциал устроен таким образом, что установленные в его корпусе шестерни-сателлиты могут вращаться вокруг своей оси. При движении по прямой вращение от ДВС через ГП передается на корпус дифференциала, он вращаясь передает крутящий момент на колёса через шестерни-сателлиты и полуосевые шестерни, при этом сателлиты в корпусе дифференциала не вращаются вокруг своей оси, так как автомобиль едет по прямой и его колеса проделывают равный путь.
Траектории движения колес автомобиля в повороте.

Если автомобиль отклоняется от прямолинейного движения и начинает поворачивать мы наблюдаем картину которая изображена на рисунке выше. Как мы можем понять колеса движутся с различной скоростью, внутренне колесо движется по более короткому пути, внешнее соответственно проделывает более длинный путь. Чтобы стало возможным проделать разный путь за одинаковое время колёса должны вращаться с разной скоростью, что и обеспечивает дифференциал.
В повороте увеличивается сопротивление вращению у внутреннего колеса, внутренняя полуосевая шестерня вращается медленнее наружной, заставляя сателлиты в корпусе дифференциала поворачиваться вокруг своей оси, позволяя колесам вращаться с разной скоростью.
Всем автомобилистам известно что дифференциал отлично справляется со своей задачей пока мы ездим по дорогам и не съезжаем в сторону. Если автомобиль движется по дороге с одинаковым сцеплением никаких проблем нет, но стоит нам съехать с асфальта хотя-бы одним колесом например на лед или просто качественную грязь как мы просто не сможем сдвинуться. В этом случае колесо с плохим сцеплением с дорогой начнет бодро и весело вращаться в воздухе раскидывая грязь, второе колесо которое стоит на асфальте при этом и не подумает пошевелиться, думаю многие попадали в подобную ситуацию.
Самое что смешное, даже не потребуется остановится, просто если не успеть выскочить из этого участка автомобиль просто остановится и не сможет продолжить движение. Аналогичная ситуация возникает при агрессивном прохождении поворотов, когда одно колесо имеет сцепление с покрытием хуже чем другое и начинает пробуксовывать, в результате часть мощности двигателя тратится на пробуксовку одного из колес, при этом скорость прохождения поворота падает.
Чтобы ограничить свободу вращения колес и частично нивелировать вышеописанные недостатки были изобретены дифференциалы повышенного трения. Их также называют в народе блокировкой, самоблокирующимся дифференциалом, блокой, далее по тексту буду именовать как ДПТ.
Блокировки бывают двух основных типов Torsen и Quaife. Система Torsen не получила значительного развития для автомобилей ВАЗ, считаю не имеющим необходимости ее рассматривать.
Ниже мы рассмотрим дифференциал повышенного трения винтового типа.
Практически самый распространенный тип это винтовой дифференциал повышенного трения.

Устройство дифференциала повышенного трения системы Quaife

1 — сателлит с спиральными зубьями
2 — пакет тарельчатых шайб
3 — посадочное место сателлита
4 — шестерня полуоси

Основа конструкции дифференциала повышенного трения это сателлиты, они расположены в посадочных местах корпуса дифференциала. Количество сателлитов в разных моделях может быть разным, наиболее часто используются шесть сателлитов. Сателлиты находятся в постоянном зацеплении с полуосевыми шестернями, также сателлиты левой стороны попарно находятся в зацеплении с сателлитами правой стороны.
Если условия движения таковы что колеса имеют одинаковое сцепление с покрытием то винтовой дифференциал повышенного трения, работает как обычный заводской дифференциал. В обиходе заводской дифференциал также часто именуют свободным, как-бы обозначая что у него нет ограничения свободы вращения колес относительно друг-друга. При вышеописанном условии движения главная пара вращает корпус дифференциала, сателлиты и полуосевые шестерни при этом неподвижны относительно корпуса дифференциала и друг друга, крутящий момент равномерно распределяется между ведущими колёсами, собственно аналогичная ситуация происходит в заводском дифференциале, момент распределяется равномерно между колесами.
Если условия движения таковы что сцепление правого колеса автомобиля с покрытием ухудшается (либо возникает избыток крутящего момента на колесе) и оно начинает пробуксовывать, то сопротивление вращению левого колеса относительно правого увеличивается (для того чтобы его провернуть потребуется больше крутящего момента) и левая полуосевая шестерня начинает вращаться относительно корпуса дифференциала против часовой стрелки (на рисунке это отображено зелеными стрелками), передавая вращение на находящиеся с ней в зацеплении сателлиты левой стороны, которые вращаются по часовой стрелке, а сателлиты правой стороны против часовой и соответственно правая полуосевая шестерня вращается относительно левой по часовой стрелке. В результате этого в зубчатых парах возникают силы, стремящиеся раздвинуть шестерни (направления этих сил показаны красными стрелками). Установленные в гнёздах корпуса дифференциала сателлиты, под воздействием возникающих в зубчатых парах сил прижимаются торцами и вершинами зубьев к стенкам посадочных гнезд в корпусе дифференциала повышенного трения. Думаю сейчас вы начали понимать почему он именно так называется, именно этот трение и есть основоположник его названия как повышенного трения, это трение затрудняет вращение сателлитов, а соответственно и левой полуосевой шестерни относительно корпуса дифференциала чем и достигается эффект частичной блокировки дифференциала, причем именно частичной, данный тип не может обеспечить 100% жесткую блокировку между левым и правым колесом.
При этом силы возникающие в зубчатых соединениях и стремящиеся прижать сателлиты к их посадочным местам напрямую зависят от величины крутящего момента, проходящего через дифференциал в данный момент, так и от разницы в сопротивлении вращению между ведущими колёсами, как только крутящий момент, необходимый для пробуксовки одного колеса становится меньше чем момент нужный для пробуксовки другого дифференциал повышенного трения перераспределит момент в сторону колеса которое сложнее пробуксовать.То колесо которое сложнее пробуксовать однозначно имеет более качественное сцепление с дорогой. При этом момент передается автоматически на необходимое колесо, сам процесс передачи происходит плавно, конечно если специально ловить этот момент в грязи как делал это я ощутить можно, но если не сосредотачивать внимание на этом вы этого никогда не почувствуете.
Помимо описанного выше дифференциал имеет так называемый коэффициент блокировки, он зависит от профиля зубьев сателлитов, количества сателлитов в дифференциале. Чем больше сателлитов тем он может быть выше, как правило значение находится в пределах 3-5.
Коэффициент блокировки — это отношение крутящего момента на колесе с лучшим сцеплением с дорожным покрытием, к моменту на колесе у которого сцепление с дорожным покрытием хуже, чем большее тем больше момента дифференциал может передать на колесо с лучшим сцеплением. Собственно если коэффициент равен двум, это означает что в 2 раза и так далее. При движении в повороте без избыточного крутящего момента, т.е. накатом или с небольшим открытие дроссельной заслонки дифференциал повышенного трения работает как абсолютно обычный, но стоит водителю открыть дроссельную заслонку шире как ему станет сложно входить в поворот, автомобиль будет стремиться ехать прямолинейно! Данный тип дифференциала не имеет в своей конструкции быстро разваливающихся элементов, так что проблем он вам не составит, если требуется вмешательство в КПП очень рекомендую установить данный тип дифференциала.
Есть одна ситуация когда может возникнуть проблема, когда момент, необходимый для вращения буксующего колеса равен нулю. Такое возможно на очень качественном гололеде и при диагональном вывешивании, в таком случае дифференциалу попросту нечего перераспределять и колесо весело буксует и обкидывает толкающего автомобиль грязным снегом и или грязью без снега. При этом человек который вас толкает, из личного опыта почему-то часто это была девушка с которой нас куда-то носило, запоминает это надолго, и в случае если она станет вашей супругой, то вспоминать вам это будут точно)))

Читайте также  Кто изобрел автоматическую коробку передач для автомобиля?

Для того чтобы такого не происходило, видимо конструктору слишком часто вспоминали, был изобретен пакет тарельчатых шайб.

Что такое самоблок

Что такое самоблокирующийся червячный дифференциал?

Самоблокирующийся червячный дифференциал (самоблок) — устройство, которое позволяет частично компенсировать главный недостаток свободного дифференциала, а именно его полную беспомощность при наезде одного колеса на скользкое покрытие. По принципу работы, самоблокирующиеся дифференциалы можно разделить на два типа: speed sensitive, то есть срабатывающих от разницы в угловых скоростях вращения полуосей, и torque sensitive — срабатывающих от разницы передаваемого на полуоси крутящего момента. Для понимания работы самоблока сначала разберёмся с принципом работы обыкновенного дифференциала и его недостатками.

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.

Принцип работы обыкновенного дифференциала

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.

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).

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. В данном разделе мы рассмотрим способ частичной блокировки с помощью самоблокирующегося дифференциала. Другие способы частичной блокировки дифференциала можно посмотреть здесь, а с метод полной блокировки дифференциала можно ознакомится в разделе «Что такое принудительная блокировка?»

Самоблокирующийся червячный дифференциал типа «Квайф»

Автором этой конструкции является англичанин Rod Quaife. В данном случае, 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.

Принцип работы cамоблокирующегося дифференциала

На рисунке приведен эскиз самоблокирующегося дифференциала. Рассмотрим его элементы и принцип работы.

Когда одно из колес (например, правое) начинает отставать, связанная с ним полуосевая шестерня 4 вращается медленнее корпуса 1 и поворачивает входящий с ней в зацепление сателлит 5. Он передает движение связанному с ним сателлиту 5 из левого ряда, а тот, в свою очередь, на левую полуосевую шестерню 3. Так обеспечиваются разные угловые скорости колес в повороте. Благодаря разности крутящих моментов на колесах в винтовом зацеплении возникают осевые и радиальные силы, прижимающие полуосевые шестерни 3, 4 и сателлиты 5, 6 торцами к корпусу 1, 2. Сателлиты 5, 6 также прижимаются к поверхности отверстий 8, в которых они расположены. За счет этого и возникают силы осуществляющие частичную блокировку. Степень блокировки определяется соответствующим коэффициентом.

Читайте также  Надо ли регистрировать прицеп для легкового автомобиля?

— Мы производим и продаем Cамоблокирующиеся дифференциалы на следующие марки и модели автомобилей:

Самоблоки: все, что вам нужно знать

Создание универсального механизма, идеально работающего в любых условиях, — голубая мечта каждого конструктора. Однако выверенное на бумаге решение на практике обязательно обрастает своими «но». Иногда случаются парадоксы: достоинство и главное предназначение узла в определенных условиях становятся его недостатками. Характерный пример — свободный дифференциал.

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.

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.

Червоточина

Среди червячных самоблоков наибольшую известность получил дифференциал Torsen. Его название произошло от английского термина torque sensitive, «чувствительный к крутящему моменту». Такой дифференциал первого типа (Т1) был изобретен еще в 1958 году, тем не менее возможности этой конструкции по сей день остаются непревзойденными.

От свободного дифференциала конструкция Т1 отличается очень сильно. Роль привычных сателлитов играет замысловатая червячная передача, густо «наросшая» поверх полуосевых шестерен. Благодаря особенности своей работы она способна блокировать дифференциал. Дело в том, что червячная передача необратима: перенос момента возможен только от ведущего звена (червяк) к ведомому (полуосевая шестерня). То есть при пробуксовке колеса его полуосевая шестерня не сможет провернуть червяк из-за больших сил трения.

В корпусе Торсена Т1 закреплено три пары поперечных червяков (сателлитов), которые соединены между собой отдельными прямозубыми шестернями, расположенными по краям их осей. Одновременно каждый парный червяк находится в зацеплении со своей полуосевой шестерней. При движении автомобиля в повороте вся эта красота работает подобно сателлитам свободного дифференциала, обеспечивая необходимую разность частот вращения колес. Но как только момент на одном из колес меняется из-за потери сцепления с дорогой, червячная передача блокируется. Причем дело даже не доходит до физической пробуксовки «слабого» колеса.

Torsen второго типа (T2) устроен проще. Похожий принцип работы имеет самоблокирующийся дифференциал Quaife, запатентованный в 1965 году. Одна из вариаций подобной конструкции показана на схеме 3. Два ряда винтовых сателлитов расположены продольно в корпусе дифференциала. Каждый из них находится в зацеплении со своей осевой шестерней. При этом сателлиты из разных рядов также соединены попарно. По архитектуре и принципу действия эта конструкция напоминает червячную передачу в Торсене Т1, но с продольным расположением. В зависимости от модели такого самоблока, в нем может быть от трех до пяти пар сателлитов.

При движении автомобиля в повороте продольный пакет сателлитов работает так же, как его сородичи в обычном дифференциале. При пробуксовке колеса в винтовых зацеплениях возникают осевые и радиальные силы. Они как бы распирают полуосевые шестерни и их сателлиты, прижимая их торцами к корпусу дифференциала. В отличие от схемы Т1, у Т2 червяки не закреплены на отдельных осях, а стоят в подобии колодцев. В итоге возникает целый ряд пар трения. Во‑первых, это полуосевые шестерни и стенки дифференциала, а во‑вторых — сателлиты и их колодцы. Причем червяки распирает в них так, что они контактируют со стенками в продольном и поперечном направлениях. Все эти силы трения суммарно блокируют дифференциал.

На своем месте

Подбор самоблока зависит от режима эксплуатации машины. Если это обычная повсе­дневная езда и любительские соревнования в различных дисциплинах, то первым делом нужно изучить все существующие модификации автомобиля. Возможно, что некоторые версии получают LSD на заводском конвейере, но не поставляются на наш рынок. В этом случае можно заказать самоблок по каталогу или поискать бывший в употреблении. Лучше брать новый: это дороже, но будет уверенность, что он встанет на автомобиль как родной. Еще важнее другое: производитель тестировал машину с таким дифференциалом, подбирал его вид (дисковый или винтовой) и характеристики, чтобы по-настоящему раскрыть потенциал машины.

Случаются парадоксы: достоинство узла в определенных условиях становится его недостатком

Если заводского варианта нет, то предпочтительнее взять винтовой дифференциал типа Torsen T2/Quaife. Он проще и значительно дешевле версии T1, но при этом не сильно отстает по характеристикам. Аналогичные дифференциалы предлагает масса других производителей. Среди достоинств такого самоблока — быстрое, но мягкое и прогнозируемое срабатывание, широкий диапазон изменения момента на колесах, внушительный ресурс и надежность. При подборе дифференциала рекомендуется ограничиться преднатягом до 7 кг. Иначе его ресурс будет заметно ниже из-за повышенного износа внутренних элементов — без получения заметных ездовых дивидендов.

Если же нужна подготовка под професси­ональный уровень соревнований на бездорожье и треке, лучше выбрать дисковый самоблок. Рынок предлагает много подобных узлов. Частенько такие самоблоки имеют преднатяг от 10 кг. Благодаря этому они отлично работают в условиях соревнований — но при этом крайне непрактичны в повседневной езде, так как блокируются слишком рано и жестко. Дисковые дифференциалы проще переваривают высокую степень преднатяга, однако она достаточно быстро проседает. Для ее восстановления потребуется снятие и полная разборка узла.

КЛАССОВОЕ ДЕЛЕНИЕ

Коэффициент блокировки (КБ) — одна из двух основных характеристик самоблокирующегося дифференциала. КБ характеризует соотношение моментов на отстающем колесе (имеет хорошее сцепление с дорогой) и на забегающем (потеряло сцепление). Для свободного межколесного дифференциала он равен единице — дифференциал всегда делит крутящий момент между осями поровну. Для самоблоков КБ обычно составляет от 1 до 5. То есть при наивысшем коэффициенте такой дифференциал может реализовать на отстающем колесе в пять раз больше крутящего момента, чем на забегающем.

Некоторые производители указывают КБ в процентах. Если конкретный дифференциал имеет коэффициент 30%, то он может передать максимум 65% момента на колесо с лучшим сцеплением (стандартные 50% плюс 30% от оставшейся половины, то есть еще 15%). Если КБ равен 70%, то этому колесу достанется до 85% усилия (50% + 35%).

КБ зависит от конструктивных особенностей дифференциала. Для червячных (винтовых) узлов это в первую очередь угол нарезки зубьев на шестернях, а для дисковых — конфигурация фрикционов.

Другая важная характеристика дифференциала — преднатяг. Чем он больше, тем значительнее первоначальный момент внутреннего трения в узле. В основном он зависит от тех же особенностей, что и КБ. Однако современные самоблоки всё чаще имеют в своей схеме регулировочные шайбы. Они стоят между полуосевыми шестернями и дополнительно их распирают, увеличивая преднатяг, который можно подгонять под любые условия эксплуатации.

Дополнительный плюс конструкции с шайбами — возможность продлить жизнь дифференциала. Со временем неизбежен износ зубьев червяков и фрикционных дисков, который снижает преднатяг и эффективность работы узла. Замена пружинных конических шайб, которые тоже ослабевают, вновь взбодрит самоблок, если подобрать необходимое количество шайб и их толщину. Важно учитывать, что увеличенный преднатяг всегда повышает нагрузку на любой дифференциал, что неизбежно усиливает его износ и сокращает ресурс.

Самоюлокирующий дифференциал повышенного трения

Самоблокирующийся дифференциал повышенного трения способен существенно повысить проходимость автомобиля. Чтобы выяснить насколько именно и досконально разобраться в конструкции этих полезных устройств, я отправился в гости к наиболее известным и авторитетным производителям «самоблоков» в России.

«ВИНТЫ» И «ДИСКИ»

Читайте также  Какую экокожу выбрать для салона автомобиля?

Да, я не оригинален, и это подтверждает статистика продаж компании. Больше всего берут «самоблоки» как раз владельцы легковых машин с приводом на одну ось. Но и обладатели легендарного вазовского внедорожника, т.е. «Нивы», тоже достаточно активны. Помнят про механизмы, способные заметно повысить эффективность реализации крутящего момента, подводимого к ведущим колесам, и «уазоводы» («самобоки» можно внедрить на любой УАЗ, в мосты всех типов).

На сегодняшний день VAL-Racing производит два типа самоблокирующихся дифференциалов: винтовые и дисковые. Первые предназначены для повседневной эксплуатации, имеют коэффициент блокировки 0,5-0,7, вторые интересны в первую очередь для людей, использующих авто в спортивных целях, они обеспечивают больший процент блокировки, вплоть до 100%. Как же эти устройства работают?

ПРО ЗУБЬЯ

Винтовой «самоблок» (впрочем, к дисковому это тоже относится) представляет собой конструкцию, которую в сборе можно установить вместо штатного свободного дифференциала без всяких переделок моста или главной передачи. Ведомая шестерня последней откручивается от дифференциала, установленного на заводе-изготовителе авто, и при помощи тех же болтов (что важно, поскольку их прочность гарантирована) прикручивается к изделию с клеймом VAL-Racing.

Выгравированный на корпусе товарный знак и индивидуальный номер изделия – хорошая защита от контрафакта. В нынешних условиях, сложившихся на рынке автомобильных запчастей, это актуально.

Шлицы полуосей входят в полуосевые цилиндрические шестерни, которые сцепляются с саттелитами, представляющими собой винтовые шестерни. Угол наклона их зубьев – важнейшая характеристика «самоблока», влияющая на его степень блокировки. Он выбран так, чтобы автомобиль мог эффективно ездить по бездорожью и скользким дорогам за счет перераспределения крутящего момента между ведущими колесами, но в то же время не нарушалась его управляемость на нормальных дорогах. Известно, что автомобиль без дифференциалов практически не управляется. К тому же при выборе угла учитывается механическая прочность трансмиссии: можно быть уверенным, что полуоси не свернутся даже при максимальной блокировке.

Как же все-таки происходит блокировка? При возникновении разницы крутящих моментов на колесах, наблюдается осевое взаимное смещение полуосевых шестерен и сателлитов. Последние размещены по периферии корпуса в специальных каналах. Сателлиты прижимаются к корпусу дифференциала, на их торцах и на зубьях возникают силы трения (отсюда и название – дифференциал повышенного трения), что и приводит к перераспределению моментов между колесами.

ПОМЯГЧЕ, ПОЖАЛУЙСТА…

Чтобы момент начала работы «самоблока» был более мягким и для демпфирования рывков в трансмиссии, неизбежно возникающих при установке дифференциала, в конструкции предусмотрено специальное устройство под названием муфта предварительного натяга. Звучит громко, на деле же это не что иное, как пара шайб, между которыми имеется пружина. Пакет помещен между полуосевыми шестернями, и подбирая усилие пружины, можно регулировать натяг.

Предварительный натяг – это компромисс между комфортом езды и тяговыми качествами авто. Чем больше его величина, тем раньше и резче срабатывает блокировка, и это хорошо на бездорожье, но может быть опасно при обычных условиях движения. Особенно это актуально при установке «самоблока» в передний управляемый мост, поскольку может привести к нежелательному рывку на руле. В общем, тут надо помнить одно: много ездите по бездорожью, вам важно раннее срабатывание блокировки – выбирайте большой предварительный натяг, большую часть времени катаетесь по нормальным дорогам – подойдут конструкции с меньшим значением.

Величина предварительного натяга указана на упаковке с дифференциалом (все изделия продаются в красивых картонных коробках, определенной расцветки). Можно определить его и опытным путем. Для этого надо вывесить мост (оба колеса одной оси) автомобиля и вращать руками одно колесо. Противоположное колесо при этом будет вращаться в ту же сторону. Это, кстати, верный способ определить, что в мосту стоит «самоблок», а не обычный свободный дифференциал, при котором колеса будут вращаться в разные стороны. Чтобы остановить вращающееся противоположное колесо, надо приложить к нему усилие, равное предварительному натягу (разумеется, для определения его величины в цифрах, надо знать плечо приложения тормозного момента). Иными словами, предварительный натяг равен крутящему моменту, передаваемому на неподвижное колесо, имеющее сцепление с опорной поверхностью, при полном вывешивании противоположного колеса. Чем он больше, тем меньше автомобиль склонен прекратить движение при диагональном вывешивании, но об этом чуть позже.

ПРО ДИСКИ

Совершенно иначе устроены дисковые самоблокирующиеся дифференциалы. В них блокировка происходит за счет возникновения сил трения между стальными дисками, зажимаемыми между полуосевым шестернями. При возникновении разницы крутящих моментов, зубчатые конические зацепления полуосевых шестерен и саттелитов стремятся разойтись, выдавить друг друга, что приводит к скольжению осей саттелитов по наклонным профилям специальных обойм (рекомендую читателям сразу обратить взор на соответствующее фото, чтобы было понятнее). Если в винтовом самоблоке, как мы помним, все зависит от угла наклона зубьев шестерен, то тут характеристику дифференциала определяет наклон линий скольжения обойм. Чем они круче, тем жестче срабатывает дифференциал, чем выше профиль «горбов», тем больше степень блокировки. Что интересно, на одной обойме можно сделать несколько различных пар профилей, разной крутизны, и укладывая оси саттелитов при сборке конструкции в то или иное ложе, можно добиться разных характеристик работы «самоблока».

Основное, что следует уяснить, дисковый самоблок работает резче винтового, коэффициент блокирования у него выше (напомню, возможна полная блокировка) – все это делает его применение на обычном автомобиле, использующемся на дорогах общего пользования, не всегда целесообразным. Особенно это касается установки «самоблока» этого типа в переднем мосту.

Из всего сказанного очевидно, что принцип работы рассмотренных самоблокирующихся дифференциалов основан на возникновении сил трения между их деталями, а где трение, там, как известно, есть износ. Поэтому важно использовать качественное масло в главной передаче. Для нормальной езды подойдет трансмиссионная синтетика SAE 75W90 API GL-5, для тяжелых условий лучше использовать SAE 75W140 API GL-6.

ПРОВЕРКА ТЕОРИИ ПРАКТИКОЙ

После получения в компании VAL-Racing теоретических знаний по «самоблокам» мы несмотря на мороз под 30 градусов отправились проверять теорию практикой. Чтобы можно было почувствовать разницу в поведении авто с теми или иными блокировками, Тольяттинский джип-клуб «Корсар» предоставил три «Нивы»: одну стандартную, одну с винтовым «самоблоком» в заднем мосту и одну с «дисками» сзади и «винтами» спереди. Нюансы предлагалось ощутить на небольшом полигоне, организованном джиперами на окраине города – тут были и крутые песчаные горки, и хаотично рассыпанные кучи грунта, на которых особенно хорошо, я это сразу понял, проверять поведение машины при диагональном вывешивании.

Понятно, что победителем в номинации off-road стала «Нива» с двумя «самоблоками». Правда, с непривычки управляться с ней очень сложно, поскольку машина из-за раннего срабатывания блокировок (это чисто спортивный аппарат, поэтому подбор предварительных натягов и профилей обойм тут соответствующий) буквально гарцует, как необъезженная лошадь, руль так и рвет из рук. Ездить на такой по городу я бы не решился. Также с абсолютной ясностью, наглядно выяснилось, что винтовой дифференциал повышенного трения не обеспечивает полной блокировки колес. При выполнении упражнения «диагоналка» собравшиеся стали свидетелями того, как полностью вывешенное колесо свободно вращается, в то время как другое стоит на земле. Предварительный натяг, конечно, важен, но если момента на колесе не достаточно для преодоления сил сопротивления движению, то уехать никуда не удастся. После раскачки авто «Нива» все же смогла самостоятельно покинуть засаду. А стандартная машина до этого места даже не доехала, «развесившись» еще раньше.

Горки и кочки это здорово, но для меня самым очевидным преимуществом «самоблоков» перед обычными дифференциалами стала езда по обледенелой дороге. Автомобиль с блокировками разгоняется намного увереннее, его не уводит в сторону. При прохождении поворота он четко держит дугу, в то время как машина в заводской комплектации стремится к заносу.

ПРО КИТАЙ НЕ ВСПОМИНАЙТЕ

Напоследок позволю себе написать еще одну главу: мне кажется, молчать про это не следует. Ныне стало чуть ли не нормой, что российские производители заказывают продукцию где-нибудь в Китае (условно говоря), снабжая ее потом горделивой надписью «Разработано в России». К VAL-Racing это не относится. Я лично проверил: все действительно делается у нас. Например, для расточки корпусов (самая важная деталь винтового дифференциала, от точности изготовления каналов которой сильно зависит четкость работы механизма и его надежность) закуплен специальный импортный станок с ЧПУ. Одно удовольствие смотреть, как в закрепленную на оснастке деталь, как в масло, входят сверла и фрезы, все это обильно поливается СОЖ (смазочно-охлаждающая жидкость), и через четверть часа на свет появляется новая деталь. Рядом нарезают зубья на шестернях и обоймах муфт предварительного натяжения. Единственное, что делается на стороне – это термообработка деталей, но, согласитесь.

Склада готовой продукции я не приметил. Всё, что делают за месяц, почти сразу расходится. Объем выпуска планируют в ближайшее время увеличить, но это еще не все. В перспективах компании разработка новой синхронизированной раздаточной коробки для «Нивы». Помимо того, что она позволит переходить с высшей на низшую передачу без остановки автомобиля, появится также возможность отключать привод на передний мост. Как только будут готовы опытные образцы, обязательно поеду в Тольятти смотреть. Кстати, хороший повод еще раз заглянуть на знакомый Волжский спуск в Самаре – непастеризованное пиво ныне редкость, оно отлично пьется в любую погоду…