История создания и назначение дифференциала

На автомобилях, оснащенных двигателем внутреннего сгорания, дифференциал появился через несколько лет после их изобретения. Дело в том, что первые экземпляры машин, приводимых в действие двигателем, имели очень плохую управляемость. Оба колеса на одной оси при повороте вращались с одинаковой угловой скоростью, что приводило к пробуксовке колеса, идущего по внешнему, большему, чем внутренний, диаметру. Решение проблемы было найдено просто: конструкторы первых автомобилей с ДВС позаимствовали у паровых повозок дифференциал – механизм, изобретенный в 1828 году французским инженером Оливером Пекке-Ром.

Он представлял собой устройство, состоящее из валов и шестерней, через которые крутящий момент от двигателя передается на ведущие колеса. Но после установки на автомобиль дифференциала обнаружилась еще одна проблема – пробуксовка колеса, утратившего сцепление с дорогой. Обычно это проявлялось, когда автомобиль двигался по дороге, покрытой участками льда. Тогда колесо, попавшее на лед, начинало вращаться с большей скоростью, чем то, которое находилось на грунте или бетоне, что в итоге приводило к заносу автомобиля. Тогда конструкторы задумались об усовершенствовании дифференциала с тем, чтобы при подобных условиях оба колеса вращались с одинаковой скоростью и автомобиль не заносило. Первым, кто проводил эксперименты с созданием дифференциала с ограниченным проскальзыванием, стал Фердинанд Порше.
Ему понадобилось три года, чтобы разработать, протестировать и выпустить на рынок так называемый кулачковый дифференциал – первый механизм с ограниченным проскальзыванием, который устанавливался на первые модели марки Volkswagen. Впоследствии инженеры разработали различные виды дифференциалов, о которых речь пойдет ниже. В автомобиле дифференциал выполняет три функции: 1) передает крутящий момент от двигателя к ведущим колесам, 2) задает колесам разные угловые скорости, 3) служит понижающей передачей в сочетании с главной передачей.

Главная передача

При движении автомобиля крутящий момент от коленвала двигателя передается коробке передач и затем, через главную передачу и дифференциал, на ведущие колеса. Главная передача позволяет увеличивать или уменьшать крутящий момент передаваемый колесам автомобиля и одновременно уменьшать и соответственно увеличивать скорость вращения колес. Передаточное число в главной передаче подбирается таким образом, что максимальный крутящий момент и частота вращения ведущих колес находятся в наиболее оптимальных значениях для конкретного автомобиля. Кроме того, главная передача очень часто является объектом тюнинга автомобиля.

Устройство главной передачи

По сути, главная передача — это не что иное, как шестеренчатый понижающий редуктор, в котором ведущая шестерня связана с вторичным валом КПП, а ведомая – с колесами автомобиля. По типу зубчатого соединения главные передачи различаются на следующие разновидности:

• цилиндрическая – в большинстве случаев применяется на автомобилях с поперечным расположением двигателя и коробки передач и передним приводом;
• коническая – применяется очень редко, так как имеет большие габариты и высокий уровень шума;
• гипоидная – наиболее востребованная разновидность главной передачи, которая применяется на большинстве автомобилей с классическим задним приводом. Гипоидная передача отличается малыми размерами и низким уровнем шума;
• червячная – практически не применяется на автомобилях по причине трудоемкости изготовления и высокой стоимости.

Также стоит отметить, что автомобили с передним и задним приводом имеют различное расположение главной передачи. В переднеприводных автомобилях с поперечным расположением КПП и силового агрегата, цилиндрическая главная передача располагается непосредственно в картере КПП.

В автомобилях с классическим задним приводом главная передача установлена в корпусе ведущего моста и соединена с коробкой передач посредством карданного вала. В функционал гипоидной передачи заднеприводного автомобиля также входит и разворот вращения на 90 градусов за счет конических шестерен. Несмотря на различные типы и расположение, предназначение главной передачи остается неизменным.

Разновидности дифференциалов

По виду блокировки дифференциалы делятся на два – ручная и электронная блокировка. Ручная, как следует из названия, производится водителем вручную при помощи кнопки или тумблера. В этом случае шестерни-сателлиты механизма блокируются, ведущие колеса двигаются с одинаковой скоростью. Обычно ручная блокировка дифференциала предусмотрена на внедорожниках. Ее рекомендуется включать при преодолении сложного бездорожья и отключать при выезде на обычные дороги.

Электронная или автоматическая блокировка дифференциала осуществляется при помощи электронного блока управления, который, анализируя состояние дорожного покрытия (используется информация с датчиков ABS и антипробуксовочной системы), сам блокирует шестерни-сателлиты. Задний дифференциал с электронным управлением Range Rover Sport По степени блокировки это устройство делится на дифференциал с полной блокировкой и дифференциал с частичной блокировкой шестерен-сателлитов. Полная блокировка дифференциала предполагает 100%-ную остановку вращения шестерен-сателлитов, при которой сам механизм начинает выполнять функцию обычной муфты, передавая равнозначный крутящий момент на обе полуоси.

Вследствие этого оба колеса вращаются с одинаковой угловой скоростью. Если же одно из колес теряет сцепление с дорогой, весь крутящий момент передается на колесо с лучшим сцеплением, что позволит преодолеть бездорожье. Такое устройство дифференциала используется на внедорожниках Toyota Land Cruiser, Mercedes-Benz G-Class и других. Полная блокировка дифференциала Частичная блокировка дифференциала предполагает неполную остановку вращения шестерен-сателлитов, то есть с проскальзыванием. Достигается такой эффект за счет так называемых самоблокирующихся дифференциалов.

В зависимости от того, каким образом срабатывает этот механизм, их делят на два вида: Speed sensitive (функционируют при разнице в угловых скоростях вращения полуосей) и Torque sensitive (функционируют при уменьшении крутящего момента на одной из полуосей). Такое устройство дифференциала используется на внедорожниках Mitsubishi Pajero, Audi с системой полного привода Quattro, BMW с системой X-Drive и так далее. Дифференциалы, относящиеся к группе Speed sensitive, имеют разную конструкцию. Существует механизм, в котором роль дифференциала играет вискомуфта. Она представляет собой резервуар, расположенный между полуосью и ротором карданного вала, заполненный специальной вязкой жидкостью, в которую, в свою очередь, погружены диски, сочлененные с полуосью и ротором. Когда угловая скорость вращения колес разнится (одно колесо вращается быстрее другого), диски в резервуаре тоже начинают вращаться с разными скоростями, но вязкая жидкость постепенно выравнивает их скорость, и, соответственно, крутящий момент.

Как только угловые скорости обоих колес сравняются, вискомуфта отключается. По своим характеристикам вискомуфта менее надежна, чем фрикционный дифференциал, поэтому ее устанавливают на машины, предназначенные для преодоления бездорожья средней степени или спортивные модификации автомобилей. Еще один механизм дифференциала, относящийся к группе Speed sensitive – героторный дифференциал.

Здесь роль блокировки, в отличие от вискомуфты, играет масляный насос и фрикционные пластины, которые монтируются между корпусом дифференциала и шестерней-сателлитом полуосей. Но принцип действия во многом схож с таковым у вискомуфты: при возникновении разницы в угловых скоростях ведущих колес насос нагнетает масло на фрикционные пластины, которые под давлением блокируют корпус дифференциала и шестерню полуоси до тех пор, пока скорости вращения колес не сравняются. Как только это происходит, насос перестает работать и блокировка отключается.

Дифференциалы, относящиеся к группе Torque sensitive, тоже имеют разную конструкцию. К примеру, есть механизм, в котором используется фрикционный дифференциал. Его особенностью является разность угловых скоростей вращения колес при движении автомобиля на прямой и в повороте. При езде по прямой дороге угловая скорость обоих колес одинаковая, а при прохождении поворота ее значение различно для каждого колеса. Это достигается за счет установки между корпусом дифференциала и шестерней-саттелитом фрикциона, который способствует улучшению передачи крутящего момента на колесо, утратившее сцепление с дорогой. Еще один тип дифференциалов — с гипоидным (червячным или винтовым) и косозубым зацеплением.

Их условно делят на три группы. Первая – с гипоидным зацеплением, в которой у каждой полуоси есть собственные шестерни-сателлиты. Они объединятся между собой при помощи прямозубого зацепления, причем ось шестерни располагается по отношению к полуоси перпендикулярно. При возникновении разницы в угловых скоростях ведущих колес, шестерни полуосей расклиниваются, образуется трение между корпусом дифференциала и шестернями. Происходит частичная блокировка дифференциала и крутящий момент передается на ту ось, угловая скорость вращения которой меньше. Как только угловые скорости колес выровняются, происходит деактивация блокировки.

Вторая – с косозубым зацеплением, в которой у каждой полуоси также есть свои шестерни-сателлиты (они винтовые), но их оси располагаются параллельно полуосям. А объединяются эти агрегаты между собой при помощи косозубого зацепления. Сателлиты в этой механизме установлены в специальных нишах на корпусе дифференциала. Когда угловая скорость вращения колес различается, происходит расклинивание шестерен, и они, сопрягаясь с шестернями в нишах корпуса дифференциала, частично блокируют его.

При этом крутящий момент направляется на ту полуось, скорость вращения которой меньше. Третья – с косозубыми шестернями полуосей и винтовыми шестернями сателлитов, которые располагаются параллельно друг другу. Такой тип используется в конструкции межосевого дифференциала. Благодаря планетарной конструкции дифференциала, имеется возможность посредством частичной блокировки смещать крутящий момент на ту ось, угловая скорость вращения колес которой меньше. Диапазон такого смещения весьма широк – от 65/35 до 35/65. При установлении равнозначной угловой скорости вращения колес передней и задней оси дифференциал разблокируется. Эти группы дифференциалов получили самое широкое применение в автомобилестроении: их устанавливают как на «гражданские» модели, так и на спортивные.

Что такое дифференциал и как он работает?

Дифференциал в автомобиле работает с целью осуществления следующих трёх задач:

1. Дифференциал передаёт мощность двигателя на колёса машины.
2. Делает последний шаг в уменьшении числа оборотов к колёсам (мы ведь помним, что первый такой шаг делает коробка передач) и, следовательно, увеличивая крутящий момент, передаваемый тем же ведущим колёсам.
3. Передавая мощность на ведущие колёса (всегда на чётное количество колёс на одной оси: на два или на все четыре), дифференциал позволяет каждому из них вращаться с разными скоростями (это именно то, от чего дифференциал заработал своё название).

В этой статье Вы узнаете, почему Ваш автомобиль нуждается в разных оборотах вращения колёс, как это обеспечивается, что такое дифференциал, как дифференциал работает и каковы его основные недостатки. Мы также рассмотрим несколько его типов.

Для чего нужен дифференциал?

Автомобильные колёса вращаются с разной скоростью, особенно это заметно при повороте. Вы можете видеть в анимации ниже, что каждое колесо проезжает очень разное расстояние, когда автомобиль поворачивает, и что внутренние колёса проезжают гораздо более короткое расстояние, чем внешние. Поскольку скорость равна расстоянию, поделённому на время, необходимое для проезда этого расстояния, то получается, что колёса, которые проезжают меньшее расстояние, вращаются с более низкой скоростью: так, при повороте налево левые колёса будут крутиться медленнее, чем правые, и наоборот. Также следует отметить, что передние колёса проезжают расстояние, отличающееся от того, которое проезжают задние колёса.

Кликните для просмотра анимации

Для автомобилей с приводом только на одну ось колёс — будь то на задние колёса или же на передние — разность вращения передних колёс к задним это не проблема. Нет никакой связи между ними, поэтому они вращаются независимо. Но ведущие колёса связаны между собой так, чтобы один двигатель и трансмиссия должны приводить в движение оба колеса, при этом, с разной скоростью их вращения. Но как же быть, если двигатель у нас всего один?! Если Ваш автомобиль не оснащён дифференциалом, колёса должны быть заблокированы вместе, будучи вынужденными вращаться с одной и той же скоростью. Это сделало бы манёвры поворотов — даже под небольшим углом — сложными: у таких автомобилей, чтобы иметь возможность повернуть, одной из шин обязательно придётся скользить, либо другой обязательно пробуксовывать. А с современными покрышками и асфальтовыми дорогами для этого потребуется достаточно много сил. Эта сила должна будет передаваться через ось от одного колеса к другому, возложив, таким образом, очень тяжёлое бремя на компоненты оси.

Именно с этой проблемой безукоризненно справляется дифференциал.

Что такое дифференциал?

Дифференциал — это устройство, которое разделяет крутящий момент двигателя на два пути с выходами, что позволяет каждому выходу вращаться с различной скоростью.

Дифференциал имеется на всех современных легковых и грузовых автомобилях, а также на многих полноприводных машинах. Причём, все полноприводные авто должны иметь дифференциал между каждым набором ведущих колёс на одной оси, и, кроме того, они нуждаются в дифференциале между парами передних и задних колёс (помните начало статьи — потому что передние колёса проходят другую дистанцию, в отличие от задних колёс при движении автомобиля по направлению, отличному от прямого?).

Тем не менее, некоторые полноприводные машины не имеют дифференциала между передними и задними колёсами, и, вместо этого, эти пары колёс тесно связаны между собой так, что передние и задние колёса должны крутиться с одной и той же скоростью. Вот почему на таких автомобилях производители не рекомендуют ездит по твёрдому покрытию в режиме полного привода, а включать его только на бездорожье.

А теперь давайте выясним, в каком месте автомобиля обычно располагается дифференциал в зависимости от типа привода автомобиля:

Как работает дифференциал?

Мы начнем с простейшего типа дифференциала, называемого открытым дифференциалом. Но сначала мы должны изучить некоторые термины — посмотрите на рисунок ниже, там Вы найдёте основные компоненты работы дифференциала:

Таким образом, дифференциал состоит из следующих основных частей:

1. Ведущий вал — передаёт крутящий момент, ведя его от коробки передач к началу дифференциала
2. Ведущая шестерня ведущего вала — косозубая небольшая шестерня в форме конуса, которая используется для сцепки с механизмом дифференциала
3. Коронная шестерня — ведомая шестерня также в форме конуса, которая приводится в движение (вращение) ведущей шестерней. Ведущая и ведомая шестерня, вместе взятые, называются главной передачей и именно они служат последним этапом уменьшения скорости вращения, которое в конечном счёте достигнет колёс (коронная шестерня всегда меньше ведущей, а, значит, ведущей шестерне придётся сделать намного больше оборотов, пока ведомая сделает всего один оборот вокруг себя).
4. Шестерни полуосей — это последние шестерни на пути передачи вращения от ведущего вала к колёсам.
5. Сателлиты — планетарный механизм, который как раз и осуществляет ключевую роль в обеспечении разности вращения колёс при повороте.
6. Полуоси — валы, идущие от дифференциала непосредственно к колёсам.

А теперь давайте перейдём к ключевому и самому важному понимаю, как работает дифференциал, и посмотрим на анимации ниже, как вышеперечисленные компоненты открытого дифференциала работают в двух случаях:

• Когда автомобиль едет прямо.
• Когда автомобиль поворачивает.

Посмотрите сами — всё достаточно просто:

Нажмите на кнопку «Поворачиваем», чтобы увидеть, как работает дифференциал во время поворота, и «Едем прямо», чтобы посмотреть, как движутся его компоненты во время прямолинейного движения

Как мы видим, когда мы едем прямо на своей машине, то фактически весь механизм дифференциала крутится с одной скоростью: частота вращения входного вала равна частоте вращения полуосей и, соответственно, частоте вращения колёс. Но стоит нам немного повернуть руль, как ситуация меняется, и в свою главную роль вступают теперь сателлиты, которые разблокируются за счёт разности нагрузки на колёса (когда одно колесо пытается пробуксовать, крутясь быстрее), и вся мощность от двигателя теперь проходит через них. А за счёт того, что два сателлита — это две независимые шестерни, получается, что они и передают разную частоту вращения полуосям, как бы раздваивая её, но не деля всю мощность поровну, а передавая наибольшую мощность тому колесу, которое движется по внешнему краю во время поворота автомобиля и, соответственно, раскручивая его сильнее (повышая его количество оборотов). И разность передаваемой мощности при этом тем сильнее, чем круче поворачивает машина (точнее, чем меньше радиус поворота этой машины).

Какой главный недостаток дифференциала?

Открытый дифференциал передаёт вращение тому или иному колесу практически в любом соотношении, в том числе и в соотношении 100%/0% — когда одно из ведущих колёс принимает весь крутящий момент на себя. В то же время распределение такого вращения между колёсами происходит при изменении нагрузки на эти колёса (а вместе с ними на полуоси) — то есть колесо с меньшей нагрузкой в повороте получает больше вращения. Но здесь кроется один существенный недостаток, который имеет место при определённых условиях, а именно, когда оба ведущих колеса находятся в грязи, снегу или на льду, и автомобиль начинает буксовать — в этом случае то колесо, которое имеет меньшее сцепление с поверхностью, будет получать львиную долю вращения. Проще говоря, если Вы, к примеру, застряли в снегу, сев «на пузо» — когда одно колесо сцеплено с поверхностью снега, а второе вовсе висит в воздухе, то получать мощность за счёт соответствующего распределения по полуосям дифференциала будет как раз то колесо, которое находится на весу, и именно оно будет беспомощно крутиться в воздухе. Особенно остро данная проблема стоит у внедорожников и вездеходов.

Какие виды дифференциалов бывают?

Решением этих проблем является дифференциал повышенного трения (LSD, его ещё называют дифференциалом с ограниченным проскальзыванием). Дифференциалы повышенного трения используют различные механизмы для обеспечения нормального дифференциального действия в различных условиях езды. Когда колесо скользит, такой дифференциал позволяет передать больше крутящего момента как раз на нескользящее колесо.

На внедорожниках и вездеходах также применяются дифференциалы с ручным отключением, которые, впрочем, очень часто не защищены от случайного отключения или отключения не в то время по незнанию — дело в том, что возможность отключения дифференциала на ходу влечёт за собой возможную его поломку, и это распространённая проблема.

Что такое вискомуфта (вязкая муфта)?

Вискомуфта чаще всего встречается во всех полноприводных машинах. И, если Вы читали статью о принципе работы гидротрансформатора, то знайте, что вискомуфта имеет схожую с ним схему работы. Она широко используется для связи задних колёс с передними таким образом, что когда один набор колёс начинает проскальзывать, крутящий момент будет передан на другой набор, тем самым решая злободневную проблему буксующего колеса, описанную выше.

Вязкая муфта имеет два набора пластин внутри герметичного корпуса, который заполнен вязкой жидкостью (несколько более вязкой, чем трансмиссионное масло, к примеру). Один набор пластин соединён с каждым выходным валом. В нормальных условиях оба набора пластин и их порция вязкой жидкости движутся с одной и той же скоростью. Но когда одна ось пытается вращаться быстрее, возможно, потому что она проскальзывает, множество пластин, соответствующих колёсам этой оси, вращаются быстрее, чем другие. Вязкая жидкость, находящаяся между пластинами, пытается догнать более быстрые диски, тем самым ведя за собой к этому и медленные диски. Это передает больший крутящий момент на медленнее вращающиеся колёса, которые как раз и не скользят.

Устройство вискомуфты

Когда автомобиль поворачивает, разница в скорости между колёсами на одной оси не так велика, как тогда, когда одно из колёс попросту проскальзывает. Чем быстрее пластины вращаются относительно друг друга, тем больше крутящего момента приходится на муфту. Муфта не мешает виткам крутиться, потому что величина крутящего момента, передаваемого во время поворота, мала.

Простой эксперимент с яйцом поможет объяснить поведение вискомуфты. Если Вы поставите яйцо на кухонный стол, скорлупа, белок и желток будут неподвижны. Но когда Вы начнёте раскручивать яйцо, скорлупа яйца будет двигаться с более высокой скоростью, чем белок, а белок немного быстрее, ем желток, но желток затем быстро наверстает упущенное. Кстати, чтобы убедиться в этих словах, проведите эксперимент, как только у Вас появится яйцо: раскрутите его достаточно быстро, а затем остановите его, потом просто отпустите яйцо, и оно начнёт снова вращаться (ну, или хотя бы дёрнется в сторону предыдущего вращения). В этом эксперименте мы использовали трение между скорлупой, белком и желтком, применяя силу только на скорлупу. Сначала мы раскрутили фактически скорлупу, и с некоторой задержкой за скорлупой за счёт трения начали раскручиваться белок, а затем и желток. А когда мы остановили скорлупу, то то же трение — между всё еще движущимся желтком, белком и скорлупой — применило силу к скорлупе, заставляя его ускориться. Так и в случае вискомуфты, сила передаётся между жидкостью и наборами пластин таким же образом, как между желтком, белком и скорлупой.

Что такое дифференциал Torsen?

Дифференциал Torsen является чисто механическим устройством: он не завязан никакой электроникой, а также муфтами или вязкими жидкостями и по своей сути представляет собой довольно простой механизм, очень схожий с открытым дифференциалом.

Torsen работает также, как и открытый дифференциал, когда величина крутящего момента между двумя ведущими колёсами равная. Но как только одно из колёс начинает терять сцепление с дорогой, разница в крутящем моменте приводит к блокировке вместе шестерен в дифференциале Torsen.

Такой дифференциал часто используется в мощных и очень мощных полноприводных машинах. Как и вискомуфта, он часто используется для передачи мощности между передними и задними колёсами. И в этом применении дифференциал Torsen превосходит вискомусту, потому что передаёт крутящий момент на колёса стабильно перед тем, как фактически начинается скольжение. Однако, если один набор колёс теряет сцепление с дорогой полностью, то дифференциал Torsen будет не в состоянии перенести крутящий момент на другой набор колёс из-за своей конструкции и принципа работы такого дифференциала.

Так выглядит современный дифференциал Torsen

Кстати, почти все автомобили Hummer используют дифференциал Torsen между передней и задней осями. При этом, руководство пользователя для Hummer предлагает новое решение проблемы, когда одно колесо полностью теряет сцепление с дорогой: нажимайте на педаль тормоза. Применяя тормоз, крутящий момент подаётся на колёса, которые находятся в воздухе, а затем переходят к колёсам, которые смогут вытащить автомобиль из «каши».

Дифференциалы

Еще одним важным элементом силовой передачи является дифференциал, приводимый в движение главной передачей. Дифференциал расположен между осями и позволяет одной оси вращаться со скоростью, отличной от скорости другой.Изменения скорости оси необходимы, когда автомобиль поворачивает угол или движется по неровной поверхности. Одновременно дифференциал передает крутящий момент двигателя на ведущие мосты. Приводные оси расположены на оси вращения, которая на 90 градусов отличается от оси вращения ведущего вала.

ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНАЯ КОНСТРУКЦИЯ
Дифференциал в сборе использует вращение приводного вала для передачи мощности на полуоси. Термин дифференциал можно запомнить, подумав о словах , различных, и ось.Дифференциал должен обеспечивать передачу крутящего момента на обе оси, даже когда они вращаются с разной скоростью. Дифференциал в сборе состоит из следующего: водила дифференциала, корпус дифференциала, ведущая шестерня, коронная шестерня и крестовины (рис. 5-12).

Держатель дифференциала
Держатель дифференциала обеспечивает место для установки ведущей шестерни, корпуса дифференциала и других компонентов дифференциала. Различают два типа дифференциальных держателей: съемный и интегральный (блочный).

СЪЕМНЫЙ ТИП — кронштейн, который крепится болтами к передней части картера моста. Шпильки установлены в корпусе для обеспечения надлежащего выравнивания водила. Между держателем и корпусом устанавливается прокладка для предотвращения протечек.

Рисунок 5-12.- Обычный дифференциал.

ИНТЕГРАЛЬНЫЙ ТИП — несущая конструкция, которая является частью картера моста. Крышка из штампованного металла или алюминия прикручивается к задней части водила для проверки шестерен.

Корпус дифференциала
Корпус дифференциала удерживает коронную шестерню, крестовины и внутренние концы осей. Он устанавливается и вращается в держателе. Подшипники картера устанавливаются между внешними концами картера дифференциала и держателем.

Ведущая шестерня
Ведущая шестерня вращает коронную шестерню при вращении приводного вала. Наружный конец ведущей шестерни имеет шлицевое соединение с фланцем или вилкой заднего карданного шарнира. Внутренний конец ведущей шестерни входит в зацепление с зубьями коронной шестерни.

Ведущая шестерня установлена ​​на конических роликоподшипниках, которые позволяют ведущей шестерне свободно перемещаться по водилу. Для предварительной нагрузки на подшипники ведущей шестерни используются либо сжимаемая втулка, либо регулировочные шайбы. В некоторых дифференциалах используется направляющий подшипник ведущей шестерни, который поддерживает крайний внутренний конец ведущей шестерни. Направляющий подшипник ведущей шестерни помогает коническим роликоподшипникам поддерживать ведущую шестерню в периоды высоких нагрузок.

Кольцевая шестерня
Ведущая шестерня приводит в движение коронную шестерню.Он надежно прикручен к корпусу дифференциала и имеет больше зубьев, чем ведущая шестерня. Зубчатый венец передает вращающую силу через изменение угла или 90 градусов.

Кольцо и ведущая шестерня составляют согласованный набор. Они притирятся (скручиваются и скручиваются вместе с абразивным составом на зубах) на заводе. Затем отмечается один зуб на каждой шестерне, чтобы показать правильное зацепление зубьев. Притирка обеспечивает более тихую работу и увеличивает срок службы редуктора.

Крестовина
Крестовина — это набор небольших конических зубчатых колес, который включает в себя две ведущие шестерни (боковые шестерни дифференциала) и шестерни hvo (промежуточные шестерни дифференциала).Звездочки установлены внутри корпуса дифференциала. Вал-шестерня проходит через две шестерни и корпус. Две боковые шестерни имеют шлицы на внутренних концах осей.

Информация о соотношении заднего моста и заднего моста

Вы когда-нибудь задумывались о том, как правильное передаточное число задней оси влияет на характеристики вашего Corvette? Сначала узнайте, какое передаточное число вы спрятали в корпусе дифференциала. Ранние корветы (1960-1970) могут иметь много разных передаточных чисел; позже у Корветов было меньше выбора, чтобы увеличить расход топлива, а к середине 80-х варианты передаточного числа рабочих характеристик были редкостью.

Поднимите заднюю часть вашего Corvette, чтобы оба колеса свободно вращались. Вам понадобится домкрат и стойки, или, если повезет, подъемник. Будьте особенно осторожны при подъеме любого транспортного средства. При использовании напольного домкрата убедитесь, что передние колеса катятся, когда домкрат поднимает задний конец. Установите противооткатные упоры перед передними колесами во избежание скатывания вперед. Когда домкрат поднимается, ваш Corvette должен откатиться к вам, поскольку расстояние становится короче.

В воздухе подставки следует разместить под рамой или продольными рычагами для защиты от выхода из строя домкрата.Когда ваш Corvette надежно опущен, передаточное число задней оси может быть определено безопасно. Коробка передач должна быть в нейтральном положении при выключенном стояночном тормозе. Цель состоит в том, чтобы подсчитать, сколько раз поворачивается карданный вал за один полный оборот колеса. Отметьте карданный вал рядом с корпусом дифференциала (обычно вилкой) и сделайте отметку на корпусе дифференциала. Отметьте шину, чтобы вы могли определить, когда был произведен один полный оборот.

FYI — ваш Corvette должен быть оборудован дифференциалом с положительной тягой, чтобы описанная выше процедура работала.

Ранние корветы без положительной тяги потребуют немного другого подхода; только колесо должно подниматься над землей и свободно вращаться. Используйте ту же процедуру, что и выше, чтобы безопасно поднять и поддержать ваш Corvette. Колесо свободного вращения необходимо повернуть на два полных оборота, считая, сколько раз вращается карданный вал. Это происходит из-за того, что ведущие шестерни дифференциала вращаются внутри дифференциала. Вы можете использовать ту же процедуру, что и Corvette, оборудованный системой позиционирования тяги, хотя это сложно и легко может возникнуть ошибка.Вам потребуется помощник, и оба колеса должны вращаться в унисон, пока кто-то считает обороты карданного вала.

Уравнение простое. Если вилка карданного вала поворачивается немного больше, чем на четыре оборота за один полный оборот колеса, у вас будет передаточное число задней передачи 4,11. Разделите число оборотов карданного вала на одно [4.11 / 1]. Корветы с неположительным сцеплением используют ту же формулу, считая два оборота колеса при использовании одного в качестве делителя.

Что означают цифры?

Числовые числа с низким передаточным числом (3.08, например) означает, что для перемещения вашего Corvette требуется больше мощности / крутящего момента. При движении передаточное число 3,08 будет поддерживать низкие обороты двигателя и помогает экономить топливо. С другой стороны, страдает результативность стартовой линии. Высокие числовые передаточные числа (4,11) имеют большее механическое преимущество, требуя меньшей мощности (крутящего момента), чтобы заставить вас катиться. Обратной стороной является увеличение оборотов двигателя на скоростях по шоссе, поскольку топливо быстро вытекает из вашего бака.

Диаметр колеса / шины также играет важную роль в уравнении передаточного числа задней передачи.Установка более высокой шины снижает механическое преимущество, требуя меньших оборотов в минуту для поддержания той же скорости, что и диаметр оригинальной шины. Это отрицательно сказывается на характеристиках разгона при увеличении максимальной скорости.

Я действительно забочусь, если у меня низкое или высокое передаточное число?

Да, если для вас важна общая производительность, особенно если вы планируете какие-либо изменения производительности. Самый мощный двигатель будет вялым из-за неправильного передаточного числа заднего моста.В некоторых случаях передаточное число заднего моста следует оставить в покое, и изменение передачи может быть правильным направлением. Противоположные ситуации возникают при работе с механическими компонентами, в том числе трансмиссией. Позвольте мне подробнее рассказать, с какими ситуациями трансмиссии вы можете столкнуться.

Повышающая передача трансмиссии или передаточное число заднего моста изменилось?

Overdrive — отличное нововведение. Раньше трансмиссии с повышающей передачей продавались с плохими результатами. Никого не волновал расход топлива.Сегодня повышающая передача считается стандартным оборудованием. Однако многие ранние реставраторы Corvette не хотят делать эту модификацию. Мало того, что вы замедляете двигатель на скоростях по шоссе, многие агрегаты с повышающей передачей имеют лучшее передаточное число первой передачи для большей производительности на старте.

Это означает, что вам также необходимо учитывать передаточные числа трансмиссии для достижения наилучших характеристик трансмиссии. В некоторых случаях переключение трансмиссии на повышающую передачу может улучшить автономную работу и сэкономить топливо во время движения.Куда я иду с этим? Найдите время, чтобы проанализировать, с чем вам предстоит работать. Вы можете быть удивлены, обнаружив, что для достижения желаемой производительности двигателя не требуется много работы.

Я знаю, что производительности никогда не бывает, но это направит вас по правильному пути, чтобы получить все, что вы можете.

Смешанная / комбинированная передача

Давайте посмотрим, как передаточное число заднего моста работает вместе с трансмиссией. Все корветы, построенные до 1981 года, имели передаточное число главной передачи 1-1.Это яркий пример того, как выиграет смена повышающей передачи: Corvette 1969 года с оригинальным Muncie M20, который имеет передаточное число первой передачи 2,52 и передаточное число задней оси 3,36. Наше комбинированное передаточное число первой передачи будет [3,36 x 2,52 = 8,46], что неплохо для двигателя объемом 427 кубических дюймов с большим крутящим моментом на низких оборотах. Двигателем с низким крутящим моментом 327 кубических дюймов будет не очень интересно ездить, пока вы не разгонитесь до 35-40 миль в час.

Переход на механическую коробку передач Tremec TKO 500, имеющую 3.Передаточное число первой передачи 27 и повышающее передаточное число 0,68 сделают это идеальным для работы и круизов. Передаточное число задней оси 3,36 в сочетании с передаточным числом первой передачи 3,27 умножается, обеспечивая передаточное число первой передачи 10,98 [3,36 x 3,27 = 10,98]. Комбинированное передаточное число 10,98 заставит чувствовать себя хорошо даже небольшой блок двигателя Chevy.

Если вы пошли другим путем и изменили передаточное число задней оси, двигатель завизжал бы — 4000 об / мин при 75 милях в час с передаточным числом задней передачи 4,11, добавляя дополнительный износ двигателю и вашему психическому состоянию.Комбинированные передаточные числа [4,11 x 2,52 = 10,35] обеспечат достойную работу в автономном режиме даже с двигателем малой мощности. Вот почему имеет смысл оценить, с чем вы работаете, прежде чем вносить какие-либо изменения в трансмиссию, включая характеристики двигателя.

Tremec также имеет пятиступенчатую повышающую трансмиссию TKO 600 с передаточным числом первой передачи 2,87. Это может быть использовано в двигателях, которые создают высокий крутящий момент на низких оборотах (большие блоки или маленькие блоки большого кубического дюйма). Используя 3.Передаточное число задней оси 90 в качестве примера [2,87 x 3,90 = 11,19], это высокое значение для двигателя с высоким крутящим моментом. Передаточное число задней оси 3,36 было бы более приемлемым [3,36 x 2,87 = 9,64]. Выходной крутящий момент достигается быстрее с уличными двигателями большого кубического дюйма и умеренными двигателями, при этом ограничивая мощность на высоких оборотах. Теперь есть большие гоночные двигатели кубического дюйма, которые обеспечивают хороший крутящий момент и мощность при более высоких показателях. Это отдельная статья.

Для выбора пятиступенчатой ​​трансмиссии с повышающей передачей TKO 500 для большого кубического двигателя потребуются передаточные числа заднего моста в диапазоне высоких и средних значений.Первая передача TKOs 3.27 [3,27 x 2,73 = 8,92] хорошо использует крутящий момент двигателя большого кубического дюйма. Если использовалось передаточное число задней оси 3,50, включение первой передачи было бы очень коротким; отлично подходит для тяжелого грузовика с полной массой 10 000 фунтов.

Преобразователи крутящего момента с автоматической коробкой передач также участвуют в уравнении

— это больше, чем просто скользящая муфта, позволяющая остановить ваш Corvette на светофоре, не выключая передачу. Гидротрансформаторы умножают крутящий момент для перемещения веса транспортного средства.Типичный крутящий момент co

13.1.2.2 Дифференциальный привод

13.1.2.2 Дифференциальный привод

Большинство домашних мобильных роботов не двигаются как машина. Например, рассмотрим платформу мобильной робототехники, показанную на рисунке 13.2а. Это пример самого популярного способа управлять домашними мобильными роботами. Есть два основных колеса, каждое из которых прикреплен к собственному мотору. Третье колесо (не видно на рисунке 13.2а) размещается сзади, чтобы пассивно катиться по предотвращая падение робота.

Построить простую модель ограничений, возникающих из дифференциальный привод, только расстояние между двумя колесами, и радиус колеса, необходимы. См. Рисунок 13.2b. Вектор действия прямо задает две угловые скорости вращения колеса (например, в радианах на второй). Рассмотрим, как движется робот, как разные действия применяется. См. Рисунок 13.3. Если , тогда робот движется вперед в направлении, указанном колесами.Скорость пропорциональна. В общем, если, то расстояние, пройденное за время, равно (потому что это полное угловое смещение колес). Если , то робот вращается по часовой стрелке, потому что колеса вращаются в противоположных направлениях. Это мотивирует размещение исходной точки кузов-рама в центре оси между колеса. При таком назначении перевода не происходит, если колеса вращаются с той же скоростью, но в противоположных направлениях.

На основании этих наблюдений уравнение перехода конфигурации имеет вид

Иногда предпочтительнее трансформировать пространство действия. Позволять и . В этом случае, можно интерпретировать как переменную действия, что означает « переводить » и означает « вращать ». Используя эти действия, уравнение перехода конфигурации принимает вид

Напомним заданный вопрос о кратчайших путях для Ридс-Шеппа и Машины Дубина. Такой же вопрос получается по дифференциальному приводу быть неинтересным, потому что дифференциальный привод может вызвать центр его оси, чтобы следовать любому непрерывному пути в . В виде изображенный на рисунке 13.4, он может перемещаться между любыми двумя конфигурации: 1) сначала вращается так, чтобы колеса указывали на позиция цели, которая не вызывает перевода; 2) переводится на позиция ворот; и 3) поворачиваясь в желаемую ориентацию, что снова не вызывает перевода.Общее расстояние, пройденное центром оси всегда является евклидово расстояние в между две желаемые позиции.

Это может показаться странным эффектом из-за размещения начало координат. Кажется, ротация бесплатна. Это можно исправить за счет оптимизации общего количества оборотов колеса или необходимого времени, если скорость остается фиксированной [64]. Предположим, что . Определение минимального времени, необходимого для поездки между две конфигурации довольно интересны и рассматриваются в разделе 15.3. При этом правильно учитывается стоимость вращение робота, даже если это не вызывает смещения.

Дифференциальные передачи | SHOWA CORPORATION

Дифференциальная передача является частью механизма передачи мощности. Движущая сила, создаваемая двигателем, передается на шины через различные типы конических шестерен. Дифференциальная передача представляет собой автомобильные компоненты, в состав которых входят такие конические шестерни.Узел дифференциальной шестерни поглощает разницу во вращении из-за изменения направления привода оси вращения и / или разницы во вращении между правым и левым колесами, что приводит к плавному прохождению поворотов.

Коды осей — Найдите запчасти Land Rover в мастерской LR

• Войти
• Регистр

• Дом
• Детали
  • Защитник — 1983-2016 гг.
    • Принадлежности
      • Принадлежности
      • Инструкции по монтажному комплекту
    • Оси и подвеска
      • Оси, вспомогательное оборудование и колеса
      • Передний мост
      • Передняя подвеска
      • Карданные валы
      • Задний мост
      • Подвеска задняя
    • Кузов и шасси
      • Кузов
      • Шасси
      • Двери
      • Роликовый каркас
      • Вытяжка с мягким верхом
    • Электрика кузова
      • Вспомогательное оборудование
      • Аккумуляторы и ремни
      • Кабельные зажимы, стяжки и втулки
      • Электронные блоки управления
      • Блок предохранителей
      • Развлечения в автомобиле
      • Инструменты и часы
      • Освещение
      • Реле
      • Переключатели
      • Системы промывки и протирки
    • Тормозные системы
      • Срабатывание тормоза
      • Суппорты, барабаны и диски
      • Ручной тормоз
      • Тормозные трубки
    • Охлаждение и обогрев
      • Кондиционер
      • Система охлаждения
      • Система отопления
      • Масляный радиатор двигателя
      • Масляный радиатор коробки передач
    • Двигатель
      • 2.2 Tdci Puma
      Модель
      • 2.4 Tdci Puma
      • Тд5
      • 2,8 тгв (2,8 л HS)
      • 300Tdi
      • 200Tdi
      • V8 3,9 / 4,0 л EFi бензин
      • 2.8 BMW M52 бензин
      • Карбюратор V8 3,5 л бензиновый
      • 2,5 ТД
      • 2.5 NA Дизель
      • 2.5 Бензиновый
      • 2.25 Бензиновый
    • Выхлопные системы
      • Дизель Выхлоп
      • Выхлопная система Бензин
    • Топливные, воздушные и выхлопные системы
      • Рециркуляция выхлопных газов
      • Топливная система
      • Воздухозаборник
    • Коробка передач
      • MT82 — 6 МКПП
      • R380 — 5 МКПП
      • ZF — 4 ступенчатая АКПП
      • LT77 — 5 МКПП
      • LT85 — 5 МКПП V8
    • Внутренняя отделка
      • Накладка
    • Смазочные материалы и очистители
      • Масла, герметики, антифризы и очистители рук
    • Краска — Уход за автомобилем
      • Краска — Уход за автомобилем
    • мест
      • Ремни безопасности
      • Количество мест
    • Специальные опции автомобиля
      • Премиум-версии
      • Коммунальные машины
      • 60-летие SVX
      • Огонь и лед LE
      • G4 Limited Edition
      • Расхитительница гробниц
      • Defender черный
      • Heritage, Adventure и Autobiography Limited Editions

Разъяснение различий

На заре создания автомобилей конструкторы вскоре пришли к выводу, что цельная задняя ось не была идеальным расположением на задней части автомобиля, потому что, когда машина заходила за угол, внешнее колесо определяло скорость вращения. и внутреннему колесу ничего не оставалось, кроме как разогнать лишнюю скорость.С тонкими, прочными резиновыми шинами, узкоколейными осями и грязным покрытием это было терпимо, но когда появились более широкие автомобили, шины с улучшенным сцеплением и поверхности с высоким коэффициентом трения, все должно было измениться.

Простым решением было разделить задний мост на две половины с зубчатой ​​передачей в разрыве. Шестерни позволяли «различать» скорость, необходимую для внешнего и внутреннего колеса во время поворота. Примерно так устроено 99 процентов современных автомобилей, будь то передний, задний или полный привод.

Ограничения обычного дифференциала стали очевидны прежде всего в автомобилях с высокими характеристиками. Если водитель подкосил машину, одно из задних колес закрутилось, и машина не двинулась с места. Аналогичный эффект имел место при прохождении поворота: пробуксовка внутреннего колеса, если водитель «нажал на педаль газа» при выходе из поворота. Многие спортивные и гоночные машины сохранили твердые задние оси для решения этой проблемы, и по крайней мере одна из них — Fraser-Nash — имела цепной привод с твердой осью в 1930-х годах.

Дифференциал «повышенного трения» был создан для контроля пробуксовки колес в высокопроизводительных машинах.Прежде чем объяснять конструкцию дифференциала повышенного трения (LSD), мы рассмотрим базовый дифференциал, который используется у нас около 100 лет.

Нормальный «открытый» дифференциал

Базовый дифференциал представляет собой зубчатую передачу внутри ведомой шестерни и шестерни главной передачи. Скошенное зубчатое колесо и шестерня поворачивают карданный вал на 90 градусов.

Обрыв в неразрезной оси, о которой мы говорили ранее, заполнен шестернями. На конце каждой полуоси оси находится шестерня, известная как боковая шестерня.Две боковые шестерни сцеплены вместе шестернями, поэтому у нас есть узел с двумя полуосями оси, которые соединены вместе, но в которых одна может превышать скорость другой.

Вал ведущей шестерни проходит через центр ведущей шестерни и через кожух, прикрепленный болтами к ведомому колесу, так что, хотя две боковые шестерни и их полуоси могут изменять скорость вращения между собой, весь узел вращается вместе с ведомым колесом. .

Некоторые дифференциалы имеют четыре ведущие шестерни, и в этом случае ведущий вал заменяется «крестовиной».

Обычный «открытый» дифференциал отлично работает, пока оба колеса оси имеют хорошее сцепление с землей. Его ограничение заключается в том, что когда одно колесо теряет сцепление с дорогой, весь привод переходит на это колесо — пробуксовка колес. Кроме того, другое колесо не движется, а вращающееся колесо делает это в два раза быстрее, чем коронное колесо.

В условиях бездорожья автомобиль не только не может двигаться, но и может вырыть яму из-за чрезмерного пробуксовывания колес. Вот почему большинство полноприводных автомобилей имеют некоторую форму ограничения пробуксовки колес, по крайней мере, на задней оси.

Этот очень старый фильм показывает, как работает дифференциал. Будьте терпеливы во время маневров мотоцикла; фильм требует немного времени, чтобы перейти к сути:

Дифференциал повышенного трения

Большинство LSD на рынке устанавливаются на заводе, и почти все они основаны на конструкции открытого дифференциала, которую мы обсуждали. Разница в том, что LSD имеют пакеты сцепления внутри корпуса дифференциала, которые служат для ограничения пробуксовки колес — отсюда и название дифференциала «ограниченного трения».

Пакеты сцепления устанавливаются между боковыми шестернями и кожухом дифференциала под давлением или предварительно нагруженными пластинами пружины. Когда одно колесо начинает вращаться, блоки сцепления с этой стороны сопротивляются этому действию. Давление предварительной нагрузки пружины увеличивается за счет эффекта «разъединения», который возникает в боковой передаче, когда она начинает вращаться, но даже самому мощному LSD с муфтой необходимо некоторое сцепление с колесами на обоих полуосях для работы.

Если одно колесо оторвано от земли, LSD с муфтой сцепления не более эффективен, чем открытый дифференциал.

LSD с муфтой сцепления устанавливались в качестве стандартного оборудования на задние оси практически всех новых полноприводных автомобилей, за исключением Land Rover и Range Rover, начиная с 1980-х годов.

LSD с усиленным сцеплением

Дифференциалы повышенного трения Thornton и Dominator усиливают эффект разделения шестерен, который возникает, когда одна из боковых шестерен начинает вращаться. В этих LSD с четырьмя шестернями нажимные кольца, которые передают усилия разъединения шестерен на блоки сцепления, имеют V-образные вырезы, которые упираются в штифты центральной «крестовины».Поскольку боковая шестерня вращается быстрее, чем ее противоположное число, муфты на этой стороне сопротивляются действию, и силы разделения шестерен увеличиваются за счет наклонного действия нажимных колец на поперечные штифты, поскольку трение пытается вращать нажимные кольца.

Этот тип LSD все еще требует некоторой тяги на одном колесе, чтобы быть эффективным, но действие более мощное, чем у обычного LSD.

Стандартная установка Thornton, о которой мы знаем, находится в задней части легкого грузовика Mitsubishi Canter 4WD.

Вариантом усовершенствованной темы LSD является Gearless Locker. В этом дифференциале нет боковых шестерен и шестерен, только два нажимных кольца с блоками сцепления внутри и крестообразный штифт деления мощности. Производители Tractech Inc. утверждают, что Gearless Locker — это первый LSD без редуктора, предлагающий полную блокировку дифференциала, поэтому теоретически он должен работать, когда одно колесо на оси не имеет сцепления.

Кулачок и плунжер LSD

БТР Hydratrak LSD был разработан австралийской компанией BTR Engineering, но в принципе аналогичен дифференциалу, который много лет использовался в Mack Trucks.

BTR используются во многих высокопроизводительных автомобилях, а также представлены в снятом с производства Falcon Outback Ute. Мы проехали Outback по Биг-Рэду, так что можем засвидетельствовать то сцепление, которое он обеспечивал.

Преимущество блока BTR перед системой Mack состоит в том, что узел кулачка и плунжера является автономным, с собственной подачей жидкости, независимой от масла оси.

В конструкции БТР используется обычная центральная шестерня с боковыми шестернями, но одна из боковых шестерен далеко не обычная.Это сборка, состоящая из нескольких частей, а на обратной стороне входной конической зубчатой ​​передачи нанесен «волнообразный» узор. Выходная половина боковой шестерни, которая соединена шлицами с полуосью оси, имеет аналогичную волновую структуру, обработанную на ее внутренней поверхности.

Между двумя волновыми поверхностями находится ступица с плунжерами, которые могут свободно перемещаться вперед и назад внутри ступицы. Эти плунжеры своими внешними концами опираются на волновые поверхности двухчастной боковой шестерни.

В условиях прямого движения входная и выходная половины боковой шестерни не имеют относительного движения, и привод передается от одной стороны волны к другой через контакт плунжера.

Когда транспортное средство поворачивает, требуемое дифференциальное действие происходит в центре дифференциала, но если одно колесо начинает вращаться, грани волн начинают двигаться относительно друг друга. Плунжеры не допускают слишком большого относительного перемещения граней и фиксируются в положении, ограничивая вращение колес.

Зубчатая передача LSD

Torsen и Detroit TrueTrac — самые известные трансмиссионные LSD в мире 4WD. Torsen был доступен в качестве опции в задней части первоначального RAV4 и является центральным дифференциалом во многих штатных полноприводных автомобилях.TrueTrac — это популярное оборудование, устанавливаемое после выхода на рынок.

В LSD зубчатого типа боковые шестерни представляют собой цилиндрические шестерни с косозубой насечкой, как и шестерни. Вместо того, чтобы быть заключенными в пределах диаметра боковой шестерни, шестерни в LSD зубчатого типа расположены снаружи боковых шестерен и прикреплены пальцами к корпусу дифференциала.

Хотя между Torsen и TrueTrac есть конструктивные различия, оба имеют шестерни, которые входят в зацепление друг с другом и с боковыми шестернями таким образом, чтобы обеспечивать работу дифференциала при нормальных условиях движения.

Когда одна боковая шестерня начинает вращаться, винтовая природа шестерни сообщает угол разделительным силам между боковыми шестернями и шестернями, заставляя концы шестерен входить в фрикционный контакт с корпусом дифференциала. Действие ограничивает пробуксовку колес и пропорционально распределяет крутящий момент.

LSD с вязкостной связью

Узлы с вискомуфтой (БВМ) используются в течение многих лет, первоначально в ступицах вентиляторов двигателей. В основе вязкой муфты лежит силиконовая жидкость, которая загустевает при нагревании.Поместите этот материал в корпус, полный фрикционных дисков, которые попеременно насажены на корпус и выходной вал, и вы получите муфту, выход которой зависит от температуры. В случае вентилятора двигателя воздух, проходящий от радиатора через ступицу вентилятора, ускоряет или замедляет работу вентилятора.

У полноприводного дифференциала такой же потенциал имеет вязкая муфта. Установленный между боковой шестерней и полуосью, VCU может ограничивать вращение колеса, ограничивая относительное движение.

На каком-то этапе предполагалось, что VCU заменят обычные центры различий с дифференциальным действием и ограничением скольжения, происходящими полностью внутри VCU, но реальный опыт пролил холодную воду на эту идею, по крайней мере, на сегодняшний день.

Проблема в том, что блоки VCU реагируют на тепло независимо от его источника. Устройство не может отличить тепло, выделяемое внутри при вращении колеса, от тепла, выделяемого трением и излучением в оси полноприводного автомобиля, работающего на низкой скорости при высоких температурах окружающей среды.

И наоборот, VCU не реагирует мгновенно на пробуксовку колес, если он находится в автомобиле, который был припаркован всю ночь в сугробе, потому что он не может достаточно быстро нагреться. Это не проблема для блока VCU в вентиляторе двигателя, потому что он не нужен при запуске, но VCU дифференциала вполне может понадобиться для извлечения автомобиля.

Характер переменного поведения блоков VCU является причиной того, что большинство полноприводных автомобилей с блоками VCU в раздаточных коробках имеют положительную механическую блокировку в нижнем диапазоне.

Гибридный LSD

Оригинальный Mitsubishi Challenger использовал гибридный LSD, который сочетал в себе LSD шестеренчатого типа и VCU.

Центральная часть зубчатого типа очень похожа на Tractech TrueTrac с четырьмя короткими шестернями и четырьмя длинными шестернями. Этот тип центра дифференциала подходит для соединения с VCU, потому что шестерни расположены вне боковых шестерен, оставляя отверстие в середине центра дифференциала.

В случае гибридного дифференциала Challenger отверстие в центре заполняется удлинением ступицы VCU, сопрягая его с правой шестерней. Левая шестерня встроена в корпус VCU.

В нормальных условиях VCU не участвует в работе, а боковые шестерни и шестерни делают свое дело. Даже в начале пробуксовки колес с одной стороны автомобиля дифференциал работает как шестеренчатый блок.

Когда одно колесо не сцепляется, в игру вступает VCU.Силы зацепления в шестернях создают небольшое трение с одним колесом в воздухе, так что колесо и боковая шестерня начинают вращаться. Относительное движение между левой и правой шестернями вызывает нагрев в VCU, который затем обеспечивает необходимое сопротивление для работы LSD зубчатого типа.

Самозапирающиеся шкафчики

Самым известным самоблокирующимся дифференциалом является NoSPIN или SoftLocker, который существует почти в таком же виде последние 50 лет.Другой дизайн — Lock Right.

Хотя эти дифференциалы и называются автоблокировками, их лучше назвать самоблокирующимися, поскольку они блокируются, если не требуется действие дифференциала.

В этих агрегатах картер дифференциала, его боковые и ведущие шестерни заменены на крестовину, сцепление и боковую шестерню. Центральная крестовина имеет зубья собачьей муфты на обеих сторонах, которые соответствуют граням кулачковой муфты на паре скользящих муфт, которые, в свою очередь, имеют шлицы с парой боковых шестерен. Между боковыми шестернями и сцеплением зажаты спирально-конические винтовые пружины.

Поверхности кулачков обрабатываются на участках внутреннего диаметра крестовины и муфты. Эти кулачки отталкивают одну муфту от крестовины, когда требуется дифференциальное действие, позволяя этой половине вала разгонять другую. В более старых моделях NoSPIN эта фаза эксцентрика сопровождалась храповым шумом, но в более поздних конструкциях есть пандусы, обеспечивающие плавную фазу эксцентрика.

Когда действие дифференциала больше не требуется, пружина толкает кулачковую муфту обратно в зацепление с крестовиной.

В отличие от LSD, автоблокировки не полагаются на передачу крутящего момента через дифференциал — они передают 50 процентов крутящего момента на каждое колесо, независимо от сцепления, и будут управлять транспортным средством, у которого одно колесо сцеплено с дорогой, а другое находится в воздухе.

Гидравлические шкафчики

Jeep раньше оснащались запатентованной системой гидравлической блокировки дифференциала Vari-Lok. Принцип прост: энергия вращения колеса используется для привода насоса, который нагнетает масло в мокром пакете сцепления.Пакет внутри раздаточной коробки предотвращает раскручивание передней или задней оси, а пакет в каждой оси предотвращает пробуксовку колес с одной стороны.

В раздаточной коробке Quadra-Trac давление масла создается героторным насосом, который встроен в валы раздаточной коробки, а в осях насос находится в центре дифференциала, куда он подает масло с помощью стропов.

Интересно, что Jeep отказался от вязкостных муфт, которые использовались в оригинальном Grand Cherokee, в пользу насосной системы, сославшись на переменную реакцию в VCU в качестве причины.В последних джипах используется электронный контроль тяги.

Блокировка дифференциала, управляемая драйвером

Большинство полноприводных автомобилей, которые имеют постоянный полный привод или выбираемые постоянные, неполные трансмиссии 4WD и раздаточные коробки низкого диапазона, имеют управляемую водителем блокировку центрального дифференциала. Управление осуществляется переключателем или включением низкого диапазона.

Блокировка дифференциала этого типа устанавливается в раздаточной коробке и служит для того, чтобы заставить передний и задний карданные валы вращаться с синхронной скоростью.Он ничего не делает для улучшения тяги, кроме предотвращения раскручивания передней части автомобиля, поднимающегося на крутой уклон. С заблокированным центральным дифференциалом полный рабочий день 4WD не имеет основного преимущества в тяговом усилии по сравнению с неполным 4WD.

Блокировки дифференциала, которые действительно обеспечивают явное преимущество тяги, устанавливаются на оси и блокируют полуоси с соотношением крутящего момента 50:50, независимо от сцепления каждого колеса.

Самыми известными на австралийском рынке марками блокировки межколесного дифференциала являются ARB, TJM, E-Locker и Toyota.Эти конструкции блокируют дифференциальное действие, но делают это с другими механизмами.

В своей задней оси с блокировкой дифференциала Toyota использует скользящую манжету, которая фиксирует правую полуось на полусфере дифференциала. В переднем мосту скользящий хомут фиксирует правую шестерню с корпусом дифференциала.

Когда Toyota представила свою дополнительную заводскую систему блокировки дифференциала для серий 60 и 75, она приводилась в действие тросом, но к тому времени, когда появились серии 76, 78 и 79, метод управления переключился на электродвигатели.

ARB имеет полусферу с внутренними зубьями, боковую шестерню с внешними зубьями и стопорную шестерню, которая скользит между ними.