Самоблокирующийся дифференциал как работает: Как это устроено: блокировка дифференциала

Содержание

Самоблокирующийся дифференциал (LSD)

Самоблокирующийся дифференциал — тип дифференциала с блокировкой, срабатывающей в случае появления большой разницы в скорости вращения полуосей привода колес. Существует несколько конструкций блокировок для разных дорожных покрытий и типов автомобилей.

Трансмиссия

Английскую аббревиатуру LSD (limited slip differential) на русский язык можно перевести как дифференциал с повышенным внутренним сопротивлением. Стандартный (открытый, свободный) дифференциал допускает наличие разницы в угловых скоростях выходных валов, вплоть до полной остановки одного из них. Это можно наблюдать на застрявшей в грязи машине, когда одно колесо прокручивается, а другое стоит на месте. В конструкции дифференциала LSD предусмотрена блокировка, допускающая небольшую разницу в скорости вращения валов, но срабатывающая в случае большой диспропорции между ними. В автомобилях такие дифференциалы с блокировкой используются в двух основных случаях: если это внедорожник, или если это — спортивный автомобиль с двигателем, обеспечивающим чрезмерный крутящий момент. В первом случае блокировка срабатывает, чтобы автомобиль не застревал, а во втором — для обеспечения эффективного старта с места, чтобы колеса не проскальзывали на асфальте.

Принцип работы дифференциала LSD

Блокировка, вне зависимости от конструкции, срабатывает, когда разницы в угловых скоростях колёс превышает определенный, заранее установленный предел. После срабатывания блокировки крутящий момент передаётся на оба колеса в равной пропорции. Это продолжается либо до восстановления контакта с дорогой обоими колесами, либо до полной потери сцепления с поверхностью.

Дифференциалы LSD, чувствительные к разнице скоростей

Вязкостные дифференциалы

Распространенный тип дифференциала повышенного трения, основанный на действии вискомуфты. Помимо надежности заслужили популярность плавностью работы — их действие основано на изменениях в свойствах специального геля, меняющихся бесступенчато. Поскольку основная тенденция в развитии современных автомобилей — стремление любыми способами повысить комфорт для водителя, это свойство оказалось ценным. Однако у вязкостных дифференциалов есть и свои недостатки. Как и в любом узле, в котором передача усилия производится за счет давления жидкости, при их работе теряется часть энергии, что приводит к повышению расхода топлива. Во-вторых, они крайне чувствительны к повышенным нагрузкам — перегрев отрицательно действует на гель, лишая его рабочих свойств. Иными словами, побуксовав в снегу в течение продолжительного времени, можно быть уверенным, что работа блокировки ухудшилась и в следующий раз будет уже менее эффективной. Механические блокировки, например, работают одинаково вплоть до поломки. В общем случае вязкостный дифференциал требует замены при пробеге 100 тысяч километров.

Как и любой другой резервуар с жидкостью, вискомуфта чувствительна к состоянию уплотнений. Поэтому внутреннюю часть дифференциала делают полностью герметичной, чтобы силиконовый гель не смешивался с трансмиссионным маслом, смазывающим шестерни. В случае разгерметизации вискомуфту извлекают и заменяют новой.

Дифференциалы на основе героторного насоса

В дифференциалах этого типа с внутренней стороны установлен вращающийся героторный насос, а на вращающемся приводном валу укреплено зубчатое колесо, которое находится внутри насоса. При возникновении разницы в в скорости вращения корпуса героторного насоса и зубчатого колеса, происходит сжатие жидкости внутри насоса. Находящаяся под давлением жидкость передает крутящий момент на «отстающее» колесо, которое в данный момент стремится остановиться, так как имеет сцепление с дорогой. Эти системы стремительно набирают популярность по мере увеличения степени компьютерного управления узлами автомобиля (системы EBD и тому подобные), так как, в отличие от вискомуфты, работой героторного насоса можно управлять.

Дифференциалы LSD, чувствительные к разнице в передаче крутящего момента

К этому типу относятся механически дифференциалы червячного типа, обеспечивающие автоматическую блокировку при возникновении разности крутящих моментов между корпусом и приводным валом. Если одно из колес проскальзывает, крутящий момент, падает, червячный дифференциал перераспределяет крутящий момент на свободное колесо. При этом колесо блокируется не полностью, и степень блокировки зависит от степени падения крутящего момента. Самоблокирующиеся дифференциалы типа «Торсен»

Слово Torsen в наше время — торговая марка, а образовалось оно при сложении двух слов «torque» — «крутящий момент» и «sensing» — «чувствительный». Под маркой Torsen выпускаются конструкции двух типов. Самоблокирующиеся дифференциалы типа «Квайф»

Сателлиты дифференциала типа Quaife (их обычно 10) не крепятся на осях, как у аналогов, а находятся в закрытых нишах корпуса. Все они параллельны полуосям, однако в отличие от Torsen Т-2, где каждый сателлит постоянно контактирует с обеими полуосевыми шестернями, в Quaife правый ряд сателлитов находится в контакте с правой полуосевой шестерней, левый – с левой.

Самоблокирующийся дифференциал на Ваз 2107,установка (Видео)

Конструкция “классики” ВАЗ, как и последующих моделей (кроме ВАЗ 2121 и моделей на ее основе), не предусматривает возможности блокировки дифференциала. Автовладельцы, которым приходится ездить по бездорожью, стараются повысить проходимость своих машин, устанавливая блокировку самостоятельно.

Зачем же нужен самоблокирующийся дифференциал на ВАЗ 2107 и насколько оправдана его установка на автомобиль не предусматривающий такой конструктивной детали.

Как работает дифференциал и блокировка дифференциала

Дифференциал, от латинского “differentia” (“разница”) ー механизм, служащий для распределения крутящего момента между осями автомобиля. Этот узел является обязательным для любого авто. Самый распространенный дифференциал ー простой (классический или свободный). Зачем он нужен?

Автомобиль практически никогда не движется абсолютно прямолинейно. Водителю все время приходится маневрировать. При прохождении поворота длина пути, который проходят колеса, отличается. При отсутствии дифференциала колеса вращались бы синхронно, “наматывая” одинаковый путь. В этом случае одно колесо неизбежно буксовало бы, второе – тормозило. Результатом бы стал повышенный износ трансмиссии и покрышек, излишняя нагрузка на двигатель. Дифференциал устраняет жесткую связь колес одной оси, позволяя вращаться независимо, с разной скоростью. Работает классический дифференциал следующим образом.

У машины с двумя ведущими колесами имеется один дифференциал (межколесный). У полноприводного автомобиля дифференциалов три: два межколесных и один межосевой.

В “семерке” имеется один дифференциал (редуктор) заднего моста. Ведущая шестерня, приводимая в действие карданом, передает вращение паре шестерен полуосей, вращающих задние колеса. Усилие передается на ведомые шестерни сателлитами ー небольшими промежуточными шестернями. Они, являясь равноплечным рычагом, уравнивают передаваемые на полуоси усилия.

Пока автомобиль движется прямолинейно, колеса вращаются с одинаковой скоростью и сателлиты не вращаются. При вхождении в поворот или движении по неровной дороге угловая скорость колес начинает отличаться, как и усилие, требующееся для вращения колес. Сателлиты начинают вращаться, передавая крутящий момент на ось, которую крутить легче. Когда одно из колес начинает буксовать, автомобиль не может ехать Выглядит все это так:

Если одно колесо стоит, второе вращается с удвоенной скоростью (“за двоих”).
Если одно из колес буксует (скользит), второе, имеющее хорошее сцепление, получает тот же малый крутящий момент, дифференциал не может передать ему всю тягу.
Когда тяга, передаваемая на колесо, становится меньше сопротивления качению, автомобиль останавливается.
В результате буксующее колесо резко набирает обороты, а то, которое имеет хорошее сцепление с дорогой, останавливается.
Увеличение оборотов двигателя ведет лишь у увеличению скорости вращения забуксовавшего колеса.

Получается, дифференциал лишь мешает автомобилю выбраться из грязи песка или сугроба.

Блокировка дифференциала

Принудительная блокировка дифференциала используется на автомобилях, предназначенные для движения по бездорожью. При блокировке вращение сателлитов стопорится и оси колес начинают вращаться с одинаково скоростью. Это помогает преодолеть сложный участок, но увеличивает расход топлива, износ агрегатов и покрышек. Поэтому после преодоления участка плохой дороги блокировку выключают.

Существуют дифференциалы с автоматическим выключением блокировки при разгоне до достаточной скорости или агрегаты, не позволяющие включить блокировку, пока скорость не будет снижена до минимальной.

Есть автомобили с более сложной и дорогой автоматической блокировкой дифференциала, в которых блокировка происходит лишь тогда, когда одно колесо или одна ось начинает буксовать.

Виды автоматической блокировки дифференциала на Ваз 2107

Экстремальные “варварские” необратимые методы типа заваривания сателлитов и установки “преднатяга” редуктора использовать категорически не рекомендуется. Существуют другие способы блокировки дифференциала при необходимости.

Дисковая блокировка. На дифференциал устанавливаются фрикционные муфты, которые начинают проворачиваться относительно друг друга при неравномерном вращении колес. Если разность угловых скоростей колес велика, сила трения между муфтами растет и дифференциал блокируется. Такой способ блокировки требует специального трансмиссионного масла и имеет определенные недостатки . Из-за износа дисков необходимо часто проводить регулировку узла.

Блокировка с вискомуфтой (вязкостной муфтой). Принцип работы вискомуфты напоминает работу дисковой блокировки дифференциала. Отличие состоит в в том, что вискомуфта имеет множество липких дисков, которые погружены в вязкую жидкость. Силикон, составляющий основу жидкости, твердеет при нагреве. Если угловая скорость одной оси больше другой, жидкость нагревается, твердеет и обеспечивает жесткое сцепление дисков. Этот вид блокировки срабатывает плавно, но по мере нагрева и застывания жидкости эффект нарастает и продолжается, пока колеса не начнут вращаться одновременно и температура не снизится. Плюс такого решения состоит в отсутствии необходимости частого обслуживания узла. Особенность работы вискомуфты в том, что для ее работы требуется полная герметичности пространства, заполненного гелем. Вискомуфты эффективно работают лишь при непродолжительной пробуксовке и устанавливаются на “паркетные джипы”. Для долгих поездок по бездорожью они не подходят – узел перегревается.

Винтовой червячный редуктор. Это самый надежный из видов блокировки. При движении по прямой червячные винты свободно вращаются. При наличии разницы угловых скоростей полуосей винты попадают заходят в крайние положения где фиксируются в пазах. При их фиксации срабатывает блокировка. Время срабатывания дифференциала зависит от конструкции (профиля) винта. Когда угловые скорости полуосей выравниваются, винты выходят из пазов и дифференциал возобновляет работу. Такая система не требует специального масла, подходит обычное трансмиссионное. Узел отличается большим сроком службы, сравнимым со сроком службы “родного” дифференциала. Благодаря этому блокировка дифференциала ВАЗ 2107 с использованием винтового червячного редуктора популярна среди владельцев “семерки”.

Планетарная блокировка дифференциала (схема Красникова). Механизм похож на обычных дифференциал, но в нем вместо шестеренок-сателлитов используются цепочки шариков. Блокировка происходит не из-за разности скоростей вращения колес, а при появлении различий между тягой двигателя и осевой нагрузкой. Такой вариант дифференциала ВАЗ 2107 несколько дешевле, чем винтовой червячный дифференциал.

Особенности различных типов блокировки. Что выбрать

Постоянная блокировка дифференциала необходима лишь для внедорожников, которые, подобно тракторам, никогда не выезжают на асфальтовое покрытие.

После установки дисковой блокировки понадобится постоянно проводить ее регулировку. Также придется покупать специальное дорогостоящее трансмиссионное масло. В данном виде блокировке присутствует небольшой постоянный момент трения, который ухудшает управляемость автомобиля и становится причиной повышенного расхода топлива и износа покрышек. При работе фрикционов они интенсивно изнашиваются, следовательно, при частой езде по плохой дороге, когда автомобиль буксует, узел быстро износится. Поэтому дифференциал ВАЗ 2107 обычно не блокируют таким способом.

Вискомуфта имеет большую инерционность срабатывания, зачастую перегревается или включается не вовремя, с опозданием. Не подходит для бездорожья, но хороша в городских условиях. Из-за сложности и дороговизны не применяется для модернизации “классики” ВАЗ.

Винтовая и планетарная блокировки наиболее подходят для установки на ВАЗ 2107. Они не только хорошо работают в условиях заснеженного города, но и подходят для любителей автотуризма, путешествующих по проселочным дорогам. Но для серьезного бездорожья такая блокировка не подойдет.

Преимущества и недостатки самоблокирующихся редукторов на Ваз 2107

Сначала перечислим преимущества, которые предоставляет блокировка на ВАЗ 2107:

повышенная тяга ведущих колес в любых условиях;
хорошая проходимость по песку, грязи и снегу;
улучшение динамики разгона;
хорошее прохождение поворотов.

Но блокирующийся дифференциал имеет “свою цену”:

ухудшается управляемость на заднеприводных автомобилях, к которым относится ВАЗ 2107;
становится сложнее удержать автомобиль при разгоне;
увеличивается склонность “семерки” к заносу при прохождении поворотов;
появляются звенья повышенного трения, которые приводят к увеличению скорости износа и расхода топлива.

Новинка! Самоблокирующийся дифференциал Ashcroft

Ashcroft Transmissions порадовал любителей Land Rover Defender новинкой — самоблокирующимся дифференциалом типа Torsen

Самоблокирующийся дифференциал для Land Rover Defender — отличное решение для любителей бездорожья, не имеющих больших бюджетов на подготовку автомобиля.

Самоблокирующийся дифференциал,в отличие от принудительно блокируемых пневматических дифференциалов, работает полностью автоматически и не требует подвода пневматических магистралей, устройства компрессора и блока управления.

Перейти к страничке товара в интернет-магазине

Описание:

В конструкции применен дифференциал типа Торсен Т2 (второго поколения) . В данном дифференциале используются косозубые шестерни полуосей и винтовые шестерни сателлитов. Оси сателлитов параллельны полуосям. Сателлиты расположены в своеобразных карманах чашки Дифференциала. При этом парные сателлиты имеют не прямозубое зацепление, а образуют между собой еще одну гипоидную пару, которая расклиниваясь, так же участвует в процессе блокировки.

Данную конструкцию используют многие производители, в частности американская компания Detroit Truetrac (Tractech) .

Самоблокирующиеся дифференциалы могут быть установлены в передние и задние мосты Land Rover Defender (кроме мостов Солсбери) а также в мосты Land Rover Discovery 1,2 , имеющие 24-шлицевые полуоси.

Дифференциалы могут быть установлены как в редукторы мостов типа Rover, так в редукторы типа P38 (задний мост Дефендер-110 после 2002 г.в.). Для установки в редукторы типа P38 (Wolf) используется специальное кольцо-адаптер.

Мы также готовы предложить установку дифференциалов в нашем Техцентре.

Редуктор заднего моста 2103 (4,10) +винтовая блок.

Редуктор заднего моста со стандартной главной парой 4,10 (ВАЗ 2103) и самоблокирующимся дифференциалом винтового (червячного) типа с преднатягом 5 кг/м.
Чем больше передаточное число главной пары, тем, соответственно, больше мощность редуктора заднего моста и наоборот, чем меньше, тем редуктор с такой главной парой является наиболее скоростным.
Все или почти все водители знают, что такое дифференциал и для чего он нужен: это устройство позволяет колёсам в повороте крутиться с разной скоростью. Ведь наружное от центра колесо проходит больший путь, чем внутреннее. Но у обычного дифференциала есть серьёзный недостаток — он снижает проходимость. Как только автомобиль попал одним колесом на лед, а другим — на асфальт, «внутренняя свобода» дифференциала уже идёт во вред: то колесо, что на асфальте, стоит, а колесо на льду беспомощно буксует с удвоенной частотой вращения.
Дифференциал повышенного трения (самоблокирующийся дифференциал) обладает меньшим КПД (из-за потерь на трение), но на скользких покрытиях или при избытке тяги он может полнее реализовать крутящий момент двигателя. Если под колёсами асфальт и не знать, что стоит хитрый дифференциал, наверно, ничего не почувствуешь. Автомобиль как автомобиль. Покрытие достаточно ровное, коэффициент сцепления ведущих колес с дорогой приблизительно одинаков, а значит, разность в угловых скоростях колёс невелика и дифференциал практически не работает. Но стоит выехать на заснеженное шоссе, и дифференциал даёт о себе знать, невысокие снежные переметы машина преодолевает увереннее стандартной. На льду и укатанном снегу автомобиль с «блокировкой» разгоняется куда быстрее, чем с обыкновенным дифференциалом. В поворотах машина управляется заметно лучше, чётче отзывается на работу педалью газа. На рыхлом снегу блокировка показывает себя с лучшей стороны: заметно улучшая «вездеходные» качества автомобиля. При резком старте на сухом асфальте при значительном избытке тяги и неизбежном срыве ведущих колес, наличие блокировки дифференциала отодвигает этот неприятный момент, правильно распределяет моменты на ведущих колесах и повышает динамические показатели автомобиля. Винтовая блокировка имеет сглаженные моменты включения-выключения и широкие возможности по блокировке. Она почти не требует обслуживания, имеет высокий ресурс.
Итог: машина уверенно разгоняется на скользкой дороге, остро реагирует на работу рулем и тягой, показывает чудеса проходимости.

Блокировка дифференциала. Какой самоблокирующийся дифференциал ВАЛ-РЕЙСИНГ выбрать

Степени блокировки дифференциалов ВАЛ-РЕЙСИНГ

Винтовые дифференциалы ВАЛ-РЕЙСИНГ имеют три степени блокирования:

ЛЕГКАЯ — коэффициент блокирования до 35% (или 2) или разница в крутящих моментах (в силе тяги на колесе) отстающего к забегающему колесу не более 2 раз.

СРЕДНЯЯ — коэффициент блокирования до 50% (или 3), или разница в крутящих моментах (в силе тяги на колесе) отстающего к забегающему колесу не более 3 раз.

ЖЕСТКАЯ — коэффициент блокирования до 75% (или 5), разница в крутящих моментах (в силе тяги на колесе) отстающего к забегающему колесу не более 5 раз.

ЛЕГКАЯ степень блокирования

цифра «1» — первая, после букв цифра в маркировке. Для установки в коробки передач переднеприводных автомобилей и передних редукторов полноприводных автомобилей. Минимальные нагрузки на связанные с дифференциалом детали трансмиссии и рулевого управления. Использование автомобиля в городских условиях с выездами на природу, дачу и т.п. Активное использование переднеприводных автомобилей в зимних условиях города. Легкое бездорожье, грунтовые проселочные дороги. Использование в качестве аналога для замены оригинального дифференциала на машинах иностранного производства.

СРЕДНЯЯ степень блокирования

цифра «2» — первая, после букв цифра в маркировке. Для установки в коробки передач переднеприводных автомобилей, в передние и задние редукторы полноприводных автомобилей. Оптимальный, бюджетный вариант для установки на заднюю ось полноприводных автомобилей. Для автомобилей УАЗ при компоновке с 1-м дифференциалом в передний редуктор совместно с хабами. Заметно повышает проходимость переднеприводных автомобилей, особенно в зимних условиях и на грунтовых дорогах. Использование автомобиля для активного отдыха, рыбалка, охота, транспортировка и подъем прицепа с лодкой, движение по грязевым участкам, горные дороги и т.п. Для коммерческих легких грузовиков и фургонов, работающих круглогодично, особенно в зимних условиях, Для специальных автомобилей ремонтных подразделения, экологических служб, МЧС, лесного хозяйства, сельская медицина, сельская полиция и т.п. Применение в оригинальной самодельной технике, каракат и т.п. Автоспорт различных классов и уровней, в зависимости от задач. Усилитель руля в случае установки на управляемые колеса обязателен.

ЖЕСТКАЯ степень блокирования

цифра «7» — первая, после букв цифра в маркировке. Для установки в коробки передач спортивных переднеприводных автомобилей и багги на узлах 2108 и в задние редукторы полноприводных и заднеприводных автомобилей различного применения. Автоспорт различных классов и уровней, в зависимости от задач. Усилитель руля в случае установки на управляемые колеса обязателен. Рекомендуется для повышения надежности усиление трансмиссии автомобиля, установка дополнительно усиленных валов или полуосей на трансмиссию, особенно в автомобили, эксплуатируемые в сложных и отдаленных дорожных условиях, горных местностях.

ДИСКОВЫЕ ДИФФЕРЕНЦИАЛЫ.

Обозначение в маркировке цифра «3» или «5» — первая, после букв цифра в маркировке.

Маркировка «С3» — дисковые блокировки с 12 -тью дисками без возможности установки кольца спидометра для МКПП 2108 со щупом. Автомобильный спорт. Динамичные классы: ралли, ралли-спринт, кросс, кольцевые гонки, драг-рейсинг, дрифт, багги и т.п.

Маркировка «С5» — дисковые блокировки с 8-мью дисками с возможностью установки кольца спидометра для МКПП 2108 . Автомобильный спорт. Динамичные классы: ралли, ралли-спринт, кросс, кольцевые гонки и т.п. Имеет меньшие возможности передачи момента, по сравнению с 12-тью дисковой блокировкой. Применяется для спортивных автомобилей с меньшими мощностными характеристиками, чем 12-ти дисковая блокировка..

Маркировка «А3» — дисковые дифференциалы повышенного трения, с 8 -мью дисками и возможностью перенастройки, выпускаются 2-х типов: 1WAY /1.5WAY и 2WAY.

ТИП -1: 1WAY /1.5WAY — дифференциал имеет 2 -а варианта профильных пазов, позволяющих перенастраивать характеристики блокировки и менять коэффициент блокирования.

1WAY — только на разгон (СТАРТ). Блокировка работает только на при разгоне и не работает, при сбросе газа или движении на задней передаче. Настройка «Старт 90%» — позволяет достигать максимального значения коэффициента блокирования до 90% и максимально возможной передачи момента при движении автомобиля вперед, при разгоне или увеличения «газа».

1.5WAY — Настройка «Универсал 45х45%» — максимально возможный момент и коэффициент блокирования делится пополам «

45х45%», при движении как вперед, так и задним ходом, и только при разгоне или увеличения «газа» При торможении автомобиля, блокировка срабатывает с незначительным коэффициентом блокирования.

Устанавливаются в задние редуктора, 22 шлица, автомобилей ВАЗ классической компоновки и ЛАДА 4х4. Автомобильный спорт. Динамичные классы: ралли, ралли-спринт, кросс, кольцевые гонки, драг-рейсинг, дрифт, багги и т.п. Для офф-роад малоэффективна.

ТИП 2 — 2WAY — — максимально возможный момент и коэффициент блокирования «ДРИФТ 90х90%», при движении как вперед, так и задним ходом, как при разгоне или увеличения «газа», так и при торможении автомобиля. Блокировка срабатывает с максимально возможным, в конкретной дорожной ситуации, коэффициентом блокирования. При сбросе газа и равномерном движении автомобиля, работает с незначительным коэффициентом блокирования, практически не блокируется. Устанавливаются в задние редуктора, 22 шлица, автомобилей ВАЗ классической компоновки и ЛАДА 4х4. Автомобильный спорт. Динамичные классы: дрифт, ралли, ралли-марафон, джип-спринт, кольцевые гонки. Для офф-роад, ралли-рейдов не применяется.

Маркировка «В3» — дисковые блокировки с 8 -мью дисками для переднего редуктора автомобилей ЛАДА 4х4, 24 шлица. Автомобильный спорт.

ВАЖНОЕ!

Дифференциалы повышенного трения не работают при 100% диагональном вывешивании автомобиля, в связи с тем, что свободно вращающиеся колесо имеет нулевой (незначительный) коэффициент сцепления с поверхностью и соответственно нулевую силу тяги. Если у Вас часты случаи попадания в диагональное вывешивание, особенно с остановкой, при трогании с места, когда автомобиль находиться в вывешенном состоянии рекомендуется комплектовать полноприводные автомобили по схеме один самоблоки + принудительная блокировка. или как минимум 2-мя самоблокирующимися дифференциалами.

Подробно о применимости к моделям автомобилей по ссылке: Таблица применимости и обозначения дифференциалов «VAL-racing» 2019 год.

Источник: https://val-racing.ru/

Принцип работы lsd дифференциал

Каждый автолюбитель стремится к тому, чтобы узнать о своем автомобиле как можно больше полезной и важной информации. Естественно, если вы не будете знать, что такое дифференциал, то вы все равно сможете водить машину. Но на этом все и закончится – на большее вы будете не способны, а ведь многие автолюбители предпочитают проводить ремонт своего четырехколесного друга самостоятельно. Более того, у водителей имеется свое собственное негласное сообщество, и вы вряд ли сможете попасть в него, если не будете иметь никакого представления о том, как работает ваш автомобиль. Именно для этого вам нужно изучать абсолютно все мелочи, так как они вам в будущем вполне могут пригодиться.

И в данной статье будет в деталях рассмотрен LSD-дифференциал. Что это такое? Как он работает? Какие у него бывают виды? На все эти вопросы вы найдете ответы в процессе прочтения статьи про LSD-дифференциал. Что это такое? Это первый вопрос, на который хотелось бы найти ответ, но не стоит торопиться. В первую очередь вам стоит узнать, что такое дифференциал в принципе, если вы этого не знаете. Если же эта информация вам уже известна, то вы можете просто освежить свои знания, прежде чем приступать к основной части статьи.

Что такое дифференциал?

Итак, основная тема данного материала – LSD-дифференциал: что это такое, как это работает и так далее. Но сначала вам стоит все же узнать о том, что вообще представляет собой дифференциал. Многие автолюбители уже знают определение этого понятия, но если вам оно все еще неизвестно, то данная информация станет очень важной для вашего дальнейшего изучения темы.

Дифференциал в автомобильной терминологии – это механизм, который составляет часть трансмиссии. Он служит для передачи мощности, однако у него есть одна интересная особенность, из-за которой он и получил такое название. Дело в том, что мощность в дифференциале делится в процессе вращения либо на два дифференциально связанных потока, либо же два потока мощности суммируются в один. Стоит обратить внимание на то, что два потока мощности связаны между собой именно дифференциально, то есть в сумме они дают сто процентов мощности, однако при этом у них нет конкретного показателя. Другими словами, они могут давать как 50 на 50 процентов мощности, так и 70 на 30 процентов, и 100 на 0 процентов и, наоборот, 0 на 100 процентов мощности.

Что ж, это базовая информация, касающаяся дифференциала как такового. Однако тема статьи является немного другой, поэтому стоит перейти к рассмотрению соответствующего вопроса. Тема статьи – LSD-дифференциал, что это такое, как действует этот механизм и какие бывают у него виды. Именно об этом и пойдет речь далее.

Самоблокирующийся дифференциал

Дифференциал повышенного трения LSD является самоблокирующимся, и он внушительно отличается от классического варианта. В чем же заключаются отличия? Дело в том, что при появлении большой разницы скоростей вращения полуосей привода колес включается блокировка, позволяющая разрешить проблему максимально быстро и эффективно. Простейший пример – это буксовка передних или задних колес, именно она стала первоочередной причиной появления необходимости в изменениях в классическом дифференциале. Когда какая-либо из осей начинает прокручиваться из-за того, что колеса не могут преодолеть тот или иной участок дороге, самоблокирующийся дифференциал может стать настоящим спасением.

Естественно, для ровного и гладкого дорожного покрытия вам и не нужна такая блокировка – однако это еще одна причина, чтобы вы больше внимания уделяли теории. Ведь существуют дифференциалы с разными типами блокировки, которые подходят как для различных автомобилей, так и для разных дорожных покрытий и условий. Именно поэтому вам и стоит более внимательно изучить, что представляет собой дифференциал повышенного трения LSD.

Аббревиатура

Вы получили общее представление о том, чем является самоблокирующийся дифференциал LSD, однако, если у вас спросят, что означают эти три буквы, которые указываются в названии, – что вы сможете ответить? На самом деле все довольно просто – расшифровывается эта аббревиатура как Limited Slip Differential, что можно переводить по-разному.

Один вариант уже был указан выше – дифференциал повышенного трения, но часто можно встретить еще один – дифференциал с повышенным внутренним сопротивлением. Оба варианта являются правильными, и, если вы будете использовать какой-либо из них, вас, скорее всего, поймут. Но гораздо проще, естественно, использовать сокращение LSD, так как оно является универсальным, емким и понятным всем.

Однако это все только теоретические данные – пришло время разобраться с тем, как работает LSD-дифференциал, и начать стоит с его сравнения с классическим аналогом.

Сравнение работы дифференциала LSD с классическим

Классический дифференциал также имеет несколько названий, каждое из которых используется довольно широко. Его могут называть стандартным, открытым и даже свободным – и его отличительной чертой является тот факт, что у него имеется допустимая возможность разницы в угловых скоростях выходных валов. Что это значит? Это значит, что каждый из выходных валов может работать как на сто процентов, так и на ноль процентов. А это, в свою очередь, означает, что один из валов может даже остановиться. Это легко можно заметить при буксовке, когда одно колесо работает на полную мощность, а второе вообще не прокручивается.

Как же с этой проблемой справляется LSD-дифференциал? Принцип работы этого механизма крайне прост – у него имеется система автоматической блокировки, которая допускает разницу мощности двух потоков, однако достаточно небольшую, например, 60 процентов на 40 процентов. Однако, когда эта разница превышает допустимые лимиты, происходит блокировка, которая защищает автомобиль от негативных последствий подобного явления. Работа LSD-дифференциала наиболее заметна во внедорожниках, а также в спортивных автомобилях.

Где используется подобное устройство?

Как вы уже поняли, для каждого вида автомобилей существуют свои дифференциалы и способы блокировки разницы мощностей. Если вы ездите на легковом автомобиле по ровной и гладкой асфальтированной дороге или трассе, вам не нужно заботиться об описанной выше проблеме. Как уже было сказано ранее, наиболее применимым такой дифференциал является во внедорожниках и спортивных автомобилях. Если вы ездите на внедорожнике, то, вероятнее всего, вам приходится передвигаться по пересеченной местности, где велика вероятность того, что ваша машина начнет буксовать. И чтобы этого избежать, как вы уже поняли, вам нужна качественная блокировка дифференциала.

LSD-версия идеально для этого подходит, равномерно распределяя потоки мощности и не допуская того, что один вал получает всю мощность, а другой остается неподвижным. Примерно то же самое происходит и в том случае, когда вы ездите на спортивном автомобиле. Однако в данном случае ваша цель не справиться с пересеченной местностью, а одолеть асфальт на старте.

Если вы хотя бы раз видели, как легковая машина стартует на больших оборотах с места, вы точно заметили, что колеса на старте прокручиваются – это происходит как раз из-за слишком высокой разницы в потоках мощности. Самоблокирующийся дифференциал понижает эту разницу до допустимого минимума, тем самым минимизировав и прокрутку колес на старте при больших оборотах. Так что, к примеру, LSD-дифференциал Subaru гоночной модели будет стремиться к тому, чтобы максимально ограничить разницу между потоками мощности, но при этом без ущерба к общим показателям автомобиля.

Принцип работы

Вы уже успели получить общее представление о том, как работает подобный дифференциал, однако стоит остановиться отдельно на этом моменте. Ведь принцип работы – это то, что является самым главным пунктом во всем понимании устройства. Итак, данный механизм изначально работает точно так же, как и классический, – мощность подается по двум каналам, однако при этом существует заводской предел разницы этих двух мощностей, который может быть достигнут в процессе движения.

В итоге, когда случается непредвиденная ситуация и мощность одного потока начинает сильно превышать мощность другого, срабатывает та самая блокировка. В результате происходит перераспределение мощности, а точнее сброс ее до стандартного распределения, то есть 50 на 50 процентов. Нормализация крутящего момента позволяет вам выйти из затруднительной ситуации. И в современных моделях дифференциала блокировка остается активной до тех пор, пока ситуация не придет в норму, то есть пока контакт с дорогой не будет полностью восстановлен.

Виды LSD-дифференциалов

Как уже стало вполне понятно, эти механизмы являются далеко не единственными в мире автомобилей. Однако сами они также подразделяются на виды, которые вам также стоит рассмотреть более детально. Итак, основных видов имеется только два, но зато работают они совершенно по разным принципам. Первый представляет собой конструкцию, которая основывается на чувствительности к разнице скоростей, в то время как вторая – на чувствительности к разнице в передаче крутящего момента. Однако действительно ли так велико отличие, чтобы уделять этому особое внимание? Пришло время об этом узнать.

Разница между LSD-дифференциалами

Итак, если перед вами стоит выбор между двумя механизмами, один из которых активирует блокировку в зависимости от разницы скоростей, а другой – в зависимости от разницы крутящего момента, какой из них вам стоит выбрать?

Стоит знать о том, что первый вид является гораздо более популярным, он используется в большинстве автомобилей, на которых установлен LSD-дифференциал. Поэтому все же стоит делать выбор в пользу него. Причин имеется целых две. Первая заключается в том, что дифференциал работает благодаря конструкции на основании вискомуфты – довольно простого механизма, который производить легко и недорого. Поэтому и цена на такой дифференциал будет более низкая, в то время как механическая блокировка второго типа является более дорогостоящей в производстве и, соответственно, обойдется дороже при покупке.

Вторая же причина заключается в простоте и неприхотливости вискомуфты – вам вообще не придется о ней заботиться, а если с ней что-то и случится, то ремонт будет простой и недорогой. Если же рассматривать второй вид дифференциала, то конструкция там является довольно сложной, имеет большое количество деталей, так что ремонт LSD-дифференциала будет трудным и дорогостоящим.

Дифференциалы, чувствительные к разнице скоростей

Теперь пришло время более внимательно рассмотреть оба эти вида, так как у них также существует свое деление – как видите, этот вопрос оказывается далеко не таким простым, каким мог показаться изначально.

Итак, первый вариант механизмов, основанных на чувствительности к разнице скоростей, – это вязкостный дифференциал. Вам необходимо очень тщательно подбирать масло для LSD-дифференциала такого типа, так как здесь важную роль играет силиконовый гель, который не должен смешиваться с маслом. Для этого также вискомуфта, то есть основной резервуар этого устройства, делается герметичным.

Собственно говоря, именно из-за геля и получается одно из важнейших преимуществ такого типа дифференциалов – они очень плавно работают из-за изменений свойств этого геля. Благодаря ему исчезает ступенчатость, которая является проблемой многих коробок передач. А учитывая тот факт, что сейчас автомобильная промышленность направлена в основном на повышение комфорта водителя и пассажиров, это свойство оказалось очень важным.

Однако не стоит думать, что этот тип дифференциала является идеальным – у него имеются и свои недостатки. Например, работа здесь выполняется за счет давления жидкости, в результате чего теряется часть энергии, и, соответственно, повышается расход топлива. Также не стоит забывать, что такой механизм очень чувствителен к высоким нагрузкам, так что при каждой сильной буксировке его эффективность будет падать. Ну и, конечно же, масло для LSD-дифференциала, о котором речь шла уже выше, должно быть высокого качества, так как вискомуфта имеет повышенную чувствительность к уплотнениям.

Однако существует и еще один вид дифференциалов, чувствительных к разнице скоростей – они работают на основе герторного насоса. Это относительно недавняя технология – точнее, она начала получать развитие вместе с компьютерным прогрессом, так как герторным насосом водитель может управлять самостоятельно в современных автомобилях. Ожидается, что в ближайшее время именно такой тип станет самым популярным – он устанавливается, например, на всех автомобилях Toyota. Но не забывайте о том, что вам теперь нужно тщательно выбирать масло для LSD. Дифференциал Toyota и других марок, которые используют данную технологию, является чувствительным к нему.

Дифференциалы, чувствительные к разнице в передаче крутящего момента

Ну и второй тип, как вы уже знаете, является чувствительным не к разнице скоростей, а к передаче крутящего момента. Естественно, конструкция этого механизма разительно отличается – чаще всего на рынке встречаются механические дифференциалы червячного типа. Принцип их работы заключается в обеспечении автоматической блокировки в том случае, если разница крутящих моментов у корпуса и у приводного вала превышает допустимую норму. В результате если эта разница повышается до недопустимых показателей, то происходит автоматическое перераспределение крутящего момента.

Стоит обратить внимание на то, что блокировка происходит не полная, то есть она зависит именно от того, какова разница между крутящим моментом корпуса и приводного вала. Часто это бывает задний дифференциал LSD – это означает, что он устанавливается не на переднем, а на заднем мосту автомобиля.

Можно встретить два самых популярных подвида этого механизма – торсен и квайф. Первый образовался непосредственно от двух английских слов, torque и sensing, которые переводятся как «крутящий момент» и «чувствительный» соответственно.

Что ж, теперь вы знаете практически все, что необходимо знать о таком механизме, как дифференциал LSD. Toyota, BMW, Mercedes и все ведущие марки автомобилей сейчас практически всегда комплектуются именно такими устройствами, потому что на данный момент они являются наиболее эффективными.

Начнем с простейшего, а именно с дифференциала. Что это такое.

Дифференциал переднего моста

Дифференциал — это механическое устройство, которое передает крутящий момент с одного источника (кардан) на два независимых потребителя (полуоси) таким образом, что угловые скорости вращения источника и обоих потребителей могут быть разными относительно друг друга (колеса проходят различную траекторию), а также дифференциа́л делит момент входного вала (кардан) между выходными валами (полуоси). Простыми словами при повороте путь колеса, которое едет по внутреннему радиусу меньше, чем путь колеса которое едет по внешнему радиусу, и скорость вращения внутреннего колёса должна быть меньше скорости вращения внешнего колеса, так вот диф и распределяет эти скорости через планетарный механизм с любым соотношением скоростей вращения колес. По этому авто спокойно управляется и на прямом участке и в повороте.
Но планетарный механизм имеет минус — планетарка передает крутящее усилие туда, куда легче. То есть когда два колеса едут по асфальту, то усилие распределяется одинаково что на правое что на левое колеса. Но когда одно колесо остается на твердой поверхности, а второе зависает в воздухе, либо в жидком болоте или на льду все усилие планетарный механизм перераспределяет туда, куда легче, то есть на колесо которое зависло в воздухе, в болоте или на льду. А колесо, которое на твердой поверхности усилие крутящего момента не получает.

Самоблокирующийся дифференциал, LSD (Limited Slip Differential — дифференциал с ограниченным проскальзыванием)

Внутри дифа стоят 2 набора фрикционных пластин, которые соединяют корпус дифа и полуоси. При вращении возникает сила трения между пластинами, которая сдерживает возникновению разницы вращения между полуосями (колесами). Но когда сила вращения больше силы трения пластин, вращение, как и в обычной дифе, передается на более легко легко вращаемое колесо. По этому при вывешивании одного колеса трения в LSD не достаточно, чтобы помочь второму колесу.

Hybrid LSD. Этот самоблок устанавливался на MPS, MMS и Challenger.

На этом фото Hybrid LSD в разобранном виде, не МПС, но ничем вообще, кроме размеров не отличается.

В нашем самоблоке, оси сателлитов параллельны полуосям. Сами сателлиты расположены в карманах корпуса. Парные сателлиты имеют не прямозубое зацепление, а еще одну гипоидную пару, которая расклиниваясь участвует в процессе блокировки. Если на пальцах, то из-за разности крутящих моментов на колесах в винтовом зацеплении возникают осевые и радиальные силы, прижимающие полуосевые шестерни и сателлиты торцами к корпуса, за счет этого получается усилие, которое обеспечивает частичную блокировку между полуосями. Наш самоблок неплохо справляется лишь в небольшой грязи, песку или на льду.

Проверка наличия и работоспособности LSD механизма
Поддомкрачиваем или вывешиваем задние колеса. Рукой резко крутим одной колесо (в любую сторону), если второе колесо крутиться в обратную сторону с той же скоростью +/-, то дифференциал в мосту стоит обыкновенный. Если второе колесо стоит на месте, еле-еле заметно крутиться в противоположенную сторону или еле-еле заметно крутиться в ту же сторону куда и то колесо которое сильно крутанули — механизм LSD мертвый. А если второе колесо крутиться в ту же сторону, даже с более медленной скоростью, то задний мост с рабочим LSD механизмом.

Блокировка дифференциала
Механизм блокировки превращает диф в обыкновенную муфту, которая жестко связывает полуоси (колеса) между собой. Для полной блокировки в дифе блокируется вращение сателлитов, либо есть блокировки где жестко соединяется между собой чашка дифференциала с одной из полуосей. Реализация блокировки происходит за счет давления — пневматического привода, который управляется из салона подключением компрессора.

Блокировка заднего дифференциала
Блокировка заднего дифференциала для MPS, MMS и Challenger — ARB RD212, старые номера ARB RD25 и ARB RD46.

Более досконально проверить подходит ли эта блокировка на ваше авто можно по следующим характеристикам:
Диаметр заднего дифференциала — 9″ (22,86 см)
Количество шлицов на полуоси — 28 (можно считать как со стороны дифа, так и со стороны колеса)
Количество болтов крепления главной пары (ведомой шестерни) — 12 шт.
Передаточное число главной пары — не имеет значение
Количество болтов крепления редуктора к мосту (чулку) — 10 шт. (10 мм)

Стоимость оригинальной ARB блокировки от 1000 до 1400 у.е. в зависимости от комплектации с компрессором или без.

Так же можно приобрести китайский аналог ARB блокировки с маркировкой RD212, RD25 и RD46, со стоимостью 400-500 у.е. + около 200 у.е. доставка из-под Небесной. И по отзывам не уступает оригиналу.

Блокировка переднего дифференциала
Блокировка переднего дифференциала для MPS, MMS и Challenger — ARB RD110.

Точнее проверить подходит ли эта блокировка на ваше авто можно по следующим характеристикам:
Диаметр переднего дифференциала — 8″ (20,32 см)
Количество шлицов на полуоси точно такое же как и на задних полуосях — 28 (можно считать как со стороны дифа, так и со стороны колеса)

Как задней, так и передней блокировки можно приобрести китайский аналог ARB с маркировкой RD110, с ориентировочно такой же стоимостью 400-500 у.е. + около 200 у.е. доставка из Китая, которая по отзывам не уступает оригиналу.

Уверенность на бездорожье жесткая блокировка увеличивает в 2 раза, так же как и проходимость вашего авто.

Добрый день, коллеги!

В данной статье кратко расскажу о самоблокирующихся дифференциалах LSD, а также о трансмиссионных маслах, которые я заливаю в редуктор заднего моста своего KIA Sorento, оснащенного таким дифференциалом.

Как известно, применяемый в редукторах автомобилей обычный, так называемый «открытый» или «свободный» дифференциал, имеет существенный недостаток, при проскальзывании одного из ведущих колес, он перераспределяет крутящий момент на это колесо, что обездвиживает буксующий автомобиль. Наверное, многие из вас видели такую картину, особенно зимой, когда одно из ведущих колес беспомощно буксует, а другое колесо не вращается, хотя и находится на менее скользкой поверхности.

Для устранения этого недостатка, инженеры внедряют в конструкцию трансмиссии различные блокировки. Блокировки могут быть как межосевыми (для полноприводных автомобилей), когда блокируется связь между осями колес, так и межколесными (для автомобилей с любым приводом), когда блокируется связь между колесами на одной оси. При этом, заблокированные колеса вращаются синхронно, вне зависимости от сцепления с дорожным покрытием, что часто позволяет автомобилю самостоятельно выбраться из дорожного плена.

Помимо жесткой ручной блокировки, также существуют различные виды автоматических блокировок. К ним относятся системы автоматического распределения крутящего момента между осями автомобиля, а также автоматические межколесные блокировки.

Автоматические блокировки, как межосевые, так и межколесные, часто реализуются в виде самоблокирующегося дифференциала той или иной конструкции. Часто его называют дифференциалом повышенного трения, или, в английском варианте, LSD (Limited Slip Differential — дифференциал с ограниченным проскальзыванием).

Вы, наверное, ранее уже слышали такие слова, как Haldex (Халдекс), Torsen (Торсен), Quaife (Квайф). Эти устройства используют механическую связь для перераспределения момента между источником момента и его потребителями (винтовые дифференциалы, многодисковые сцепления и др.). Также, для перераспределения момента может использоваться гидравлическая связь — вязкостная муфта (вискомуфта), а также многодисковая фрикционная муфта. Это все разновидности автоматических блокировок.

Наличие блокировок позволяет существенно повысить проходимость автомобиля. Как правило, жесткими блокировками оснащены серьезные внедорожники, а в более «гражданских» автомобилях (например, кроссоверах), чаще распространены автоматические блокировки.

В редукторах ведущих осей автомобиля, дифференциал LSD применяется в качестве автоматической межколесной блокировки. На покрытии с хорошим сцеплением, когда колеса не проскальзывают, он работает как обычный дифференциал. При проскальзывании одного из колес, дифференциал LSD автоматически блокируется, что повышает проходимость автомобиля.

Принцип действия LSD дискового типа хорошо продемонстрирован на видео:

Устройство такого дифференциала «вживую» можно посмотреть в этом видео (с 7:00):

Подробнее о самоблокирующихся дифференциалах можно посмотреть по ссылкам:

Часто мне задают вопрос, как выяснить, есть ли межколесный LSD в редукторе. Иногда наличие LSD указывается в спецификации к автомобилю, но можно попытаться определить его и самостоятельно. Обращаю внимание, что данный метод не универсальный и не 100% надежный, гораздо надежнее все-таки знать свою комплектацию.

Для определения, оснащен ли редуктор дифференциалом LSD, необходимо вывесить колеса этой оси и на нейтральной передаче покрутить одно из колес. Направление вращения вроде как любое, но обычно вращают по ходу движения.
— Если второе колесо при этом вращается в противоположную сторону с примерно той же скоростью, то LSD нет.
— Если второе колесо уверенно вращается в ту же сторону, LSD есть и он исправен.
— Если второе колесо остается неподвижным или еле вращается в любую сторону, то LSD есть, но он либо изношен, либо неисправен.

Для примера, см. видео, на данном автомобиле нет LSD (c 1:05):

Перейдем к маслам, применяемым для смазывания самоблокирующихся дифференциалов LSD. Не будем рассматривать вискомуфты, так как они, как правило, заправлены специальной силиконовой жидкостью на весь срок службы.

В автоматических блокировках с многодисковым сцеплением может применяться ATF — жидкость для автоматических трансмиссий. Примером может служить межосевая раздаточная коробка TOD производства BorgWarner, устанавливаемая на автомобили KIA Sorento, KIA Mohave, Huyndai Terracan. Спецификация применяемой ATF указывается в спецификации к автомобилю.

В самоблокирующихся дифференциалах, как правило, применяются трансмиссионные масла, разработанные специально для LSD. Их можно отличить по буквам LS или словам Limited Slip в названии масла. Если в какой-либо комплектации автомобиля применяется LSD, требуемый тип масла также будет указан в спецификации (рис.2).

При обслуживании своего KIA Sorento, в редукторе заднего моста которого применен LSD, я использую несколько таких масел:
1. Mobil Mobilube Syn LS 75W-90 GL-5. Сейчас это масло практически не встречается в продаже, скорее всего, снято с производства.
2. Mobil Delvac 1 Gear Oil LS 75W-90 GL-5. Предполагаю, что это масло пришло на смену предыдущему.
3. Castrol Syntrax Limited Slip 75W-140 GL-5.
4. Mannol MaxPower 4×4 75W-140 GL-5 LS.

Внешний вид канистр и описание см. на фото ниже.

PS. Иногда встречаю информацию, что в дополнение к маслам LS существуют отдельно некие присадки в масло, но я лично их не использую, поэтому здесь их не рассматриваю.

Всех с наступающим Новым Годом-2018, до новых встреч!

Самоблокирующийся дифференциал: как работает?

Термин «блокировка дифференциала», или «самоблокирующейся дифференциал» (самоблок), слышали многие автомобилисты, а вот как этот процесс выглядит на практике, знают лишь некоторые. И если раньше такой «опцией» автопроизводители оборудовали преимущественно внедорожники, то сейчас ее можно встретить и на вполне городском автомобиле. Кроме того, зачастую владельцы машин не оборудованных самоблоками, поняв, какую пользу они приносят, устанавливают их самостоятельно.

Но прежде чем разбираться с тем, как работает самоблокирующийся дифференциал, нужно понять, как он функционирует без блокировки.

Что такое дифференциал

Дифференциал (дифф) по праву можно считать одним из главных элементов конструкции трансмиссии автомобиля. С его помощью происходит передача, изменение, а также распределение выдаваемого двигателем крутящего момента между парой потребителей: колесами, расположенными на одной оси машины или же между ее мостами. Причем сила потока распределяемой энергии при необходимости может быть различной, а значит, и скорость вращения колес — разной.

В трансмиссии автомобиля дифф может быть установлен: в картере заднего моста, КПП и в раздаточной коробке, в зависимости от устройства привода(ов).

Те диффы, которые установлены в мосту или КПП, называются межколесными, а который находится между осями машины, соответственно – межосевым.

Назначение дифференциала

Как известно, автомобиль во время движения совершает различные маневры: повороты, перестроения, обгоны и т. д. Кроме того, поверхность дороги может содержать неровности, а это значит, что колеса автомобиля, в зависимости от ситуации, в одно и то же время могут проходить различное расстояние. Поэтому, например, при повороте, если скорость вращения колес на оси будет одинаковой, то одно из них неминуемо станет пробуксовывать, что приведет к ускоренному износу покрышек. Но это не самое страшное. Гораздо хуже то, что у транспортного средства значительно снижается управляемость.

Вот для решения подобных проблем и придумали дифференциал – механизм, который будет перераспределять энергию, поступающую от двигателя, между осями автомобиля в соответствии с величиной сопротивления качению: чем оно меньше, тем больше будет скорость вращения колеса, и наоборот.

Механизм дифференциала

На сегодняшний день существует множество разновидностей диффов, и их устройство довольно сложное. Однако принцип работы в целом одинаков, поэтому будет проще для понимания рассмотреть самый простой тип – открытый дифференциал, который состоит из следующих элементов:

Шестеренок, закрепленных на полуосях.
Ведомой (коронной) шестерни, выполненной в виде усеченного конуса.
Ведущей шестерни, закрепленной на конце ведущего вала, которая в совокупности с коронной образует главную передачу. Так как ведомая шестерня по размерам больше ведущей, то последней придется сделать несколько оборотов вокруг своей оси, прежде чем коронная выполнит только один. Следовательно, именно эти два элемента дифференциала снижают величину энергии (скорости), которая в итоге дойдет до колес.
Сателлитов, которые образуют планетарный механизм, играющий ключевую роль в обеспечении необходимой разности в скорости вращения колес.
Корпуса.

Как работает дифференциал

Во время прямолинейного движения автомобиля его полуоси, а значит, и колеса, вращаются с такой же скоростью, как и ведущий вал со своей косозубой шестерней. Но во время поворота воздействующая нагрузка на колеса становится различной (одно из них пытается крутиться быстрей), и за счет этой разницы освобождаются сателлиты. Теперь энергия двигателя проходит через них, а так как пара сателлитов – это две отдельные, независимые шестерни, то к полуосям передается разная по величине частота вращения. Таким образом, мощность, вырабатываемая двигателем, распределяется между колесами, но неравномерно, а в зависимости от действующей на них нагрузки: то, что двигается по внешнему радиусу, испытывает меньшее сопротивление качению, поэтому дифф передает на него больше энергии, раскручивая быстрее.

Разницы в том, как работает межосевой дифференциал и межколесный, нет: принцип действия аналогичен, только в первом случае распределенный крутящий момент направлен к осям автомобиля, а во втором — к его колесам, расположенным на одной оси.

Потребность в межосевом диффе особенно становится заметна во время движения машины по пересеченной местности, когда ее вес давит на ту ось, которая находится ниже другой, например, на подъеме или спуске.

Проблема дифференциала

Несмотря на то что дифференциал, безусловно, играет большую роль в конструкции автомобиля, его работа иногда создает проблемы для водителя. А именно: когда одно из колес оказывается на скользком участке дороги (грязи, льду или снегу), то другое, находящееся на более твердом грунте, начинает испытывать повышенную нагрузку, дифф старается это исправить, перенаправляет энергию двигателя на скользящее колесо. Таким образом, выходит, что оно получает максимальное вращение, в то время как другое, имеющее плотное сцепление с грунтом, попросту остается неподвижным.

Вот именно для решения подобных проблем была придумана блокировка (отключение) дифференциала.

Принцип блокировки и ее виды

Поняв принцип работы дифференциала, можно заключить, что если заблокировать его, то увеличится крутящий момент на том колесе или оси, которое имеет лучшее сцепление. Это можно сделать, если соединить его корпус с одной из двух полуосей или же остановить вращение сателлитов.

Блокировка может быть полной – когда части дифференциала соединяются жестко. Осуществляется, как правило, при помощи кулачковой муфты и управляется водителем через специальный привод из кабины автомобиля. Или же она может быть частичной, в этом случае на колеса передается только ограниченное усилие – так работает самоблокирующийся дифференциал, которому участие человека не требуется.

Как работает самоблокирующийся дифференциал

Самоблокирующийся дифференциал, по сути, представляет собой компромисс между полным блоком и свободным диффом и позволяет снизить пробуксовку колес машины в случае возникновения между ними разницы в коэффициенте сцепления с грунтом. Таким образом, значительно повышается проходимость, управляемость на бездорожье, а также динамика разгона автомобиля, причем независимо от качества дороги.

Самоблок исключает полную блокировку колес, что защищает полуоси от критических нагрузок, которые могут возникнуть на дифференциалах с принудительным выключением.

Блокировка с полуосей снимается автоматически, если при прямолинейном движении скорости вращения колес выравнивается.

Самые распространенные типы самоблоков

Дисковый самоблок – это набор фрикционных (трущихся) дисков, установленных между корпусом диффа и шестерней полуоси.

Понять, как работает дифференциал с таким блоком, несложно: пока машина едет по прямой, корпус диффа и обе полуоси крутятся вместе, как только в скоростях вращения появляется разница (колесо попало на скользкий участок), между дисками возникает трение, снижающее ее. То есть колесо, оставшееся на твердом грунте, продолжит вращаться, а не остановится, как в случае свободного дифференциала.

Вискомуфта, или иначе вязкостная муфта, так же как и предыдущий дифф, содержит два пакета дисков, только на этот раз перфорированных, установленных между собой с небольшим зазором. Одна часть дисков имеет сцепление с корпусом, другая – с валом привода.

Диски, помещены в емкость, заполненную кремнийорганической жидкостью, которая при равномерном их вращении остается в неизменном состоянии. Как только между пакетами появляется отличие в скорости, жидкость начинает быстро и сильно густеть. Между перфорированными поверхностями возникает сопротивление. Чересчур раскрутившийся пакет таким образом притормаживается, и скорость вращения выравнивается.

Зубчатый (винтовой, червячный) самоблок. Его работа базируется на способности червячной пары расклиниваться и тем самым блокировать полуоси при возникновении на них разницы в крутящих моментах.

Кулачковый самоблок. Чтобы понять, как работает дифференциал такого типа, достаточно представить открытый дифф, в котором вместо планетарного шестеренчатого механизма установлены зубчатые (кулачковые) пары. Кулачки проворачиваются (перескакивают), когда скорости вращения колес практически одинаковы, и жестко блокируются (заклиниваются), как только какое-то из них начинает пробуксовывать.

Разницы в том, как работает блокировка межосевого дифференциала и межколесного, нет – принцип действия одинаков, отличия только в конечных точках: в первом случае – два моста, во втором – два колеса, установленных на одной оси.

Отечественная «Нива» и ее дифференциалы

В линейке отечественных ВАЗов «Нива» занимает особенное место: в отличие от своих «родственников» по конвейеру, эта машина оборудована не выключаемым полным приводом.

В трансмиссии ВАЗовского внедорожника установлено три дифференциала: межколесные – в каждом мосту, и межосевой – в раздатке. Несмотря на такое количество, разбираться заново в том, как работают дифференциалы на «Ниве», не придется. Все точно так же, как описывалось выше. То есть, во время прямолинейного движения машины, при условии отсутствия пробуксовок на колесах, тяговое усилие между ними распределено равномерно и имеет одинаковую величину. Когда какое-то из колес начинает буксовать, то вся энергия от двигателя, пройдя через диффы, направляется к этому колесу.

Блокировка дифференциалов «Нивы»

Прежде чем говорить о том, как работает блокировка дифференциалов на «Ниве», следует отметить один момент, а именно уточнить назначение передней (маленькой) ручки раздаточной коробки.

Некоторые водители полагают, что с ее помощью у машины включается передний привод – это не так: и передний, и задний приводы у «Нивы» задействованы всегда, а этой ручкой осуществляется управление дифференциалом раздатки. То есть пока она установлена в положении «вперед», дифф работает в штатном режиме, а когда «назад» – отключается.

А теперь непосредственно о блокировке: при выключении дифференциала валы раздаточной коробки замыкаются между собой муфтой, тем самым принудительно выравнивая скорости их вращения, то есть суммарная скорость колес передней оси приравнивается к суммарной скорости задней. Распределение тяги происходит в сторону большего сопротивления. Допустим, буксует заднее колесо, если включить блокировку, тяговое усилие уйдет на переднюю ось, колеса которой вытянут машину, но если одновременно с задним забуксует и переднее колесо, то самостоятельно «Нива» уже не выберется.

Чтобы такого не случалось, автолюбители в мосты устанавливают самоблоки, которые помогут вытянуть застрявшую машину. На сегодняшний день самым популярным среди владельцев «Нивы» является дифференциал Нестерова.

Самоблок Нестерова

Именно в том, как работает дифференциал Нестерова, и заключен секрет его популярности.

Конструкция дифа позволяет не только оптимально регулировать угловую скорость колес машины при совершении маневров, но и в случае пробуксовок или вывешивании колеса устройство отдает ему минимальное количество энергии от двигателя. Причем реакция самоблока на изменение дорожной ситуации практически мгновенная. Кроме того, дифференциал Нестерова значительно улучшает управляемость машины даже на скользких поворотах, повышает курсовую устойчивость, повышает динамику разгона (особенно в зимний период), снижает расход горючего. А монтаж устройства не требует никаких изменений в конструкции трансмиссии и устанавливается точно так же, как классический дифф.

Дифференциал нашел применение не только в автомобильной технике, он оказался весьма полезен и на мотоблоках, значительно облегчив жизнь его владельцам.

Дифференциал для мотоблока

Мотоблок — агрегат довольно тяжелый, и, чтобы его просто повернуть, требуется немало усилий, а при нерегулируемой угловой скорости вращения колес это становится еще сложнее. Поэтому владельцы этих машин, если диффы не предусматривались изначально конструкцией, приобретают и устанавливают их самостоятельно.

Как работает дифференциал мотоблока? По сути, он лишь обеспечивает легкий разворот машины, останавливая одно из колес.

Другая его функция никак не связанная с перераспределением мощности – это увеличение базы колес. Конструкция дифференциала предусматривает его использование как удлинителя осей, что делает мотоблок более маневренным и устойчивым к опрокидываниям, особенно на поворотах.

Словом, дифференциал – вещь весьма полезная и незаменимая, а его блокировка в разы повышает проходимость автомобиля.

Самоблокирующийся дифференциал, как он сделан и как работает — Ruetir

Самоблокирующийся дифференциал представляет собой единственное решение, гарантирующее правильное тяговое усилие, когда много лошадей нужно разгрузить на земле, или при плохом сцеплении с дорогой . Это дифференциал , который может передавать крутящий момент в разных процентах между отдельными колесами одной оси, в отличие от «свободного» дифференциала, который делит крутящий момент между двумя осями на 50%.Давайте лучше узнаем типы и принцип действия самоблокирующейся системы!

Самоблокирующийся дифференциал, принцип работы

Самоблокирующийся дифференциал это «открытый» дифференциал с добавлением внутренней системы, которая позволяет увеличить разницу между двумя парами, передаваемыми на приводные валы . Благодаря этой системе колесо с большим сцеплением получает от дифференциала на более высокий крутящий момент по сравнению с колесом с меньшим сцеплением, которое обычно в таких условиях начинает вращаться быстрее.

Это лучшая система противоскольжения, чем другие устройства, которые ограничивают мощность в случае потери сцепления ведущих колес или использования тормозов для блокировки колес при пробуксовке, поскольку они вызывают опасный перегрев.
Таким образом, на спортивных автомобилях высшего уровня единственным решением является использование самоблокирующегося дифференциала . С помощью этого устройства мощность автоматически передается на колесо с максимальным сцеплением с дорогой, уменьшая хроническую недостаточную поворачиваемость передних приводов, когда педаль акселератора широко открыта при прохождении поворотов на низких передачах.

пластинчатый самоблокирующийся дифференциал

До тех пор, пока переднее колесо сохраняет достаточное сцепление с дорогой, возможна даже избыточная поворачиваемость благодаря тому, что вся масса автомобиля поворачивается на колесе за пределами поворота, что облегчает вход в трос и значительно усиливает движение автомобиля более эффективно. Недавно были разработаны самоблокирующиеся устройства с электронным управлением, которые больше не используют тормоза для зажима колеса во время вращения.

Мощность спортивных автомобилей резко возрастает, и становится все труднее, даже после вмешательства в процесс обработки, выгружать такое количество кавалерии на земле, особенно на переднем приводе.Если еще несколько лет назад 300 л.с. представляли собой своего рода идеальную веху для 2-литрового турбонаддува, то сегодня этот предел неожиданно приблизился к 400 л.с. Производители, ставшие уже стандартными, часто прибегают к самоблокирующемуся , чтобы сбросить всю мощность двигателя на землю.

Самоблокирующиеся дифференциалы, как они сделаны, разные виды

Самоблокирующиеся дифференциалы

могут быть разных типов, но наиболее распространенными являются: пластинчатых ламелей / сцеплений , TorSen, Ferguson , которые мы рассмотрим отдельно, в дополнение к системам управления тяговым усилием, таким как Twinster устанавливается на Opel Insignia с эффектом самоблокировки.

Самоблокирующийся дифференциал в разобранном виде, деталь сателлитов и планетарных пластин

ВИДЕО Самоблокирующийся дифференциал

Видео с самоблокирующимся дифференциалом Самоблокирующийся дифференциал

Техника самоблокирующегося дифференциала подробно описана в журнале ELABORARE № ° 240 КУПИТЬ ЗДЕСЬ

Вас также может заинтересовать
? Автомобильная техника
? Все статьи, в которых говорится о дифференциале

? уведомление : чтобы оставаться в курсе и получать последние новости на вашу почту подпишитесь на автоматический информационный бюллетень Newsauto ЗДЕСЬ.
? Что вы думаете? Ознакомьтесь с FORUM

Автоматическая блокировка дифференциала Volvo — как это работает

Для безопасного вождения зимой современное общество говорит нам, что у вас должен быть автомобиль с полным приводом и, желательно, с зимними шинами. Логика, конечно, здравая; чем больше колес, на которые передается мощность, тем больше сцепление на скользкой дороге. Audi взяла эту идеологию и бежала с ней, рекламируя все, от спортивных автомобилей до внедорожников, с их теперь уже знаменитым Quattro AWD после того, как разрушили конкуренцию в чемпионате мира по ралли.

Наблюдая за тем, как мир обращает внимание на 4WD, шведы пришли к другой идее. Если кто и знал проблемы зимнего вождения по глубокому снегу, так это они. Вместо того, чтобы приводить в движение каждое колесо, чтобы вытащить вашу машину из снега, тем самым увеличивая вес, сложность и надежность (помните, что первое поколение систем полного привода в автомобилях было по сути заимствовано у грузовиков), Volvo просто улучшила тягу на своих Автомобили с задним приводом, предлагающие самую испытанную и надежную форму тяги: джипы.

Известный писатель FCP однажды сказал: «Если ты застрял за рулем джипа Вилли, ты просто не умеешь водить». Volvo, зная о возможностях Jeep, по сути, использовала ту же самую ось с автоматической блокировкой Dana в своей собственной цельной задней оси для большинства заднеприводных автомобилей конца 80-х — середины 90-х годов.

Вместо сложного дифференциала повышенного трения, для которого требуется несколько пакетов сцепления, в системе Volvo использовалась центробежная система сцепления, которая работала на низких скоростях, ниже 25 миль в час.Когда вы начинаете двигаться быстрее, система сцепления отключается, и дифференциал работает нормально.

Вы когда-нибудь были в снежной ситуации, когда одно колесо с тяговым усилием не двигалось ни на дюйм, в то время как другое свободное колесо дико вращалось? Этого не произойдет с блокируемым дифференциалом, поскольку крутящий момент будет одинаково приложен к обоим ведущим колесам.

Еще одним преимуществом системы Volvo была простота ее упаковки; он помещается внутри корпуса дифференциала и не требует других дополнительных компонентов.Меньше деталей = меньший вес и меньше поломок — все это часть ауры легендарных кубиков Volvo. На практике блокировка дифференциала вытащит вас из ситуаций, в которых не справятся даже некоторые системы полного привода.

Назовите меня скептиком, но в наши дни AWD — это одновременно и маркетинговый инструмент, и способ поднять цену на легковые автомобили. Я не против AWD, и да, их преимущества многочисленны. Но для ежедневного водителя дайте мне набор Blizzak, установленных на моем 940, и я осмелюсь сказать, что мой старый кирпич выручит меня из 99% плохих зимних погодных ситуаций, которые на меня бросают.

Как это работает | Блокировка дифференциала

Общая информация

Aussie Locker — это полностью автоматическое и точное устройство автоматической блокировки дифференциала, которое не требует каких-либо ручных операций для активации. Он не требует никаких переключателей, внешних компрессоров, электрических кабелей, воздушных линий или пневматического управления. В основе Aussie Locker лежит простая и инновационная механическая конструкция, в которой используются два различных набора сил: «приводимые от земли» силы, действующие на колесо при прохождении поворотов (заставляющие внешнюю часть колеса поворачиваться быстрее), и силы, приводимые двигателем. трансмиссия.Комбинация этих двух наборов противодействующих сил и уникального дизайна Aussie Locker позволяет автоматически блокировать и разблокировать ведущие шестерни, когда автомобиль поворачивает или требует дифференциального действия.

Чем австралийский шкафчик отличается от стандартного дифференциала

Стандартный дифференциал предназначен для выполнения двух основных операций, связанных с тягой; Передайте мощность двигателя через приводную магистраль на колеса, разрешите «дифференциальное действие», т.е.е. позволяют колесам двигаться с разной скоростью, чтобы обеспечить возможность прохождения поворотов без повреждения трансмиссии или повреждения шин. Традиционная конструкция дифференциала допускает бесступенчатую дифференциацию в диапазоне от 50:50, когда оба колеса вращаются с одинаковой скоростью (движение по прямой) и соотношение 100: 0, при котором одно колесо вращается свободно, а другое вообще не движется (не то, с чем вы хотите столкнуться на бездорожье). Традиционный дифференциал также позволяет передавать всю мощность по «пути наименьшего сопротивления», что хорошо на шоссе, потому что оба колеса имеют некоторую степень тяги, но на бездорожье вам часто требуется значительная мощность и в этом случае даже небольшая разница в сцеплении. может привести к пробуксовке колес и последующей потере тяги.

Дифференциал повышенного трения (LSD) — это просто стандартный дифференциал (также называемый открытым) с фиксированным смещением или механизмом динамического смещения, который служит только для «частичной« блокировки »двух осей посредством дисков сцепления или специальной конструкции шестерни. Однако большинство из них требует, чтобы оба колеса по-прежнему имели некоторое сцепление с землей для работы, и даже когда новое колесо будет вызывать неконтролируемое вращение колеса в воздухе, что будет совершенно неэффективным там, где требуется тяга на бездорожье. Aussie Locker преодолевает недостаток тяги стандартного дифференциала и дифференциала повышенного трения, чтобы обеспечить разделение мощности 50:50 при движении независимо от состояния грунта, при этом при необходимости обеспечивая работу дифференциала.

Простое объяснение операции Aussie Locker

Механизм Aussie Locker позволяет колесу вращаться быстрее, чем скорость приводящего его дифференциала (дифференциация), но никогда не позволяет колесу вращаться медленнее, чем скорость вращения дифференциала и двигателя (тяга). Следовательно, колесо никогда не может перестать вращаться, если его ведет двигатель, но в повороте его можно заставить действительно вращаться быстрее. В отличие от стандартного дифференциала, двигатель никогда не может вести одно колесо быстрее другого.

100% принудительная блокировка

Aussie Locker имеет принудительную блокировку, что означает отсутствие проскальзывания при блокировке. Все детали механически прочны. Напротив, дифференциал повышенного трения не имеет принудительной блокировки и допускает проскальзывание и «раскрутку» одного колеса, то есть вращение одного колеса с удвоенной дифференциальной скоростью, в то время как другое колесо, имеющее тягу, остается неподвижным. С «Aussie Locker» вы всегда получаете 100% тяги и тяги на оба колеса.

Принцип динамической блокировки

В отличие от некоторых других типов шкафчиков, у Aussie Locker есть принцип блокировки и разблокировки, который является динамическим. Динамический в том смысле, что чем больше приложено мощности, тем сложнее он блокируется, поэтому для его фиксации не требуется больших сил смещения, действующих на него. Силы смещающей пружины незначительны, и их можно легко сжать двумя пальцами. В результате получается шкафчик, который можно легко запирать и открывать даже при движении по очень скользкой поверхности, такой как грязь и мокрая трава.Механизм блокировки настолько чувствителен, что колесо можно вывести из зацепления одним пальцем, когда колесо приподнято над землей. Инженерная философия «австралийского шкафчика» основана на двух наборах противодействующих сил, но упрощена по сравнению с другими конструкциями автоматических шкафчиков. В основном на две зубчатые передачи действуют две силы. Один действует, чтобы разблокировать кулачковые и осевые шестерни за счет конструкции зуба шестерни и воздействия сил, приводимых к грунту, действующих на колесо при прохождении поворотов. Другой блокирует кулачковые и осевые шестерни из-за кулачкового действия поперечного вала и ведущей шестерни из-за 4-мерной спиральной канавки кулачка с опорными поверхностями под воздействием мощности двигателя. В зависимости от ситуации, шкафчик может либо отсоедините ведущие шестерни i.е. если дифференциальная сила действует на колесо, чтобы поворачивать его быстрее, чем колесо приводится в движение дифференциалом и двигателем, то эта сторона может свободно отключаться и разблокироваться, обеспечивая дифференциальное действие.

Передача нагрузки и прочность

В конструкции Aussie Locker используется большое количество очень низкопрофильных зубцов, которые в совокупности выполняют все наклоны и вождение. Мощность двигателя передается через плоские поверхности всех 20 зубьев одновременно, а не через оригинальный стандартный дифференциал, который имеет только 2 или 4 зуба, ведущих одновременно, при этом вся сила передается между двумя точками на изогнутой поверхности шестерни и боковой поверхности. зубья шестерни.Aussie Locker имеет в 2-5 раз большую площадь поверхности, по которой передается мощность двигателя. Это означает, что Aussie Locker может справиться с мощностью двигателя, часто встречающейся в модифицированных внедорожниках с большими шинами. Конструкция блокиратора приводит к блокировке шестерен при движении по сравнению с проскальзыванием и скольжением, которое происходит, когда традиционные крестовины и боковые шестерни поворачиваются и зацепляются.

Постоянные 4WD

Как и все автоматические запирающиеся шкафчики, Aussie Locker нельзя использовать на передних осях автомобилей с постоянным 4-колесным приводом.Некоторые производители автомобилей предлагают опцию неполного рабочего дня с полным приводом и могут быть установлены автоматические запирающиеся шкафчики. Некоторые владельцы автомобилей устанавливают комплекты на неполный рабочий день или используют ступицы свободного хода.

Высокопрочный сверхпрочный сплав, производство США

Aussie Locker изготовлен из закаленной легированной стали 9310, произведенной на заводах в США.

Что такое автоматическая блокировка дифференциала?

По сравнению с блокировками дифференциала с ручным управлением (которые мы рассматривали ранее), автоматические блокировки не требуют вмешательства водителя, но они также помогают неопытному внедорожнику проехать дальше по сложной трассе, чем в противном случае могли бы позволить его или ее способности.

Эта статья была первоначально опубликована в июльском выпуске 4×4 Australia за 2012 год.

И наоборот, они могут доставить такому водителю дополнительные неприятности, поскольку нет необходимости читать местность впереди, как в случае с ручным шкафчиком, который необходимо включать и выключать. Автоматический шкафчик сделает все это за вас как на дороге, так и на бездорожье.

Эти рундуки работают весь день каждый день на всех дорожных покрытиях. Поднимаясь по скользкой рампе лодки, катаясь по скользким, грязным трассам, а также преодолевая любимые камни и колеи, автоматический шкафчик всегда будет помогать вам выглядеть героем.Помимо того, что они имеют гораздо более низкую цену, чем ручные блокировки дифференциала, большим плюсом автоматических шкафчиков является тот факт, что они больше подходят для передних дифференциалов, поскольку они предлагают более легкое рулевое управление по сравнению с (почти) несуществующим рулевым управлением, которое у вас есть с включенным ручной шкафчик.

Вот здесь многие люди начинают немного путаться с работой (большинства) автоматических шкафчиков. Фактически, они находятся в заблокированном положении, когда вы едете прямо, и разблокируются, когда вы поворачиваете угол, когда внешнее колесо вращается быстрее, чем внутреннее колесо.

Этот выбег колеса затем снова блокируется, когда оба колеса снова вращаются с одинаковой скоростью. Итак, теперь у вас есть заблокированный дифференциал для этих сложных ситуаций, а также дифференциал, который эффективно открыт для использования на дороге и упрощает управление, все в одном лице.

Однако есть несколько недостатков, в том числе некоторый щелчок и / или лязг при расцеплении и зацеплении зубцов шкафчика. Кроме того, с некоторыми полноприводными автомобилями 4X4 или при прохождении крутых поворотов и кольцевых развязок вы можете почувствовать небольшое сопротивление рулевому управлению, и ваш радиус поворота может быть больше по мере того, как шкафчик врезается и выключается.

Ваш стиль вождения также может повлиять на работу автоматического шкафчика, так как слишком частое включение и выключение дроссельной заслонки при прохождении поворотов имеет тенденцию расстраивать некоторые агрегаты. Вы также, вероятно, получите немного более высокий износ шин при использовании этого типа на дороге.

Однако в условиях бездорожья при прохождении через сложное препятствие дифференциал останется заблокированным независимо от того, поворачиваете ли вы, во время пробуксовки колес или даже при отрыве колес от земли, и это именно то, что вам нужно.Это крутящий момент двигателя, воздействующий на внутренние детали дифференциала, который удерживает шкафчик в заблокированном положении.

Таким образом, без какого-либо участия водителя и без предрасположенности к тому, насколько труднопроходимая местность, ваш внедорожник с автоматическим запиранием на шкафчике 4X4 будет безоговорочно превосходить стандартные автомобили. Наблюдатели будут кланяться на трассе, не веря вашим навыкам вождения — только не говорите им, что ваша поездка изменилась, и никто не станет мудрее.

О, и ваша поездка не обязательно должна быть сильно модифицированной полусоревновательной машиной, чтобы извлечь выгоду из установки автоматических шкафчиков.Среднестатистическая семья 4X4 получит одинаковую награду, как и папа со своими детьми, привязанными к задним сиденьям. Покорение этих более сложных трасс всегда является новостью для детей, когда они возвращаются в школу.

POWERTRAX БЛОКИРОВКА ПРАВЫЙ

Автоматический замок Powertrax Lock-Right производится в США компанией Richmond Gears и включает в себя соединительные муфты с наклонными зубьями, которые удерживаются в заблокированном положении, когда автомобиль движется прямо. Чем выше мощность привода, тем надежнее фиксируются противоположные зубья.

Разблокировка происходит, когда более быстрое (внешнее) колесо обгоняет более медленное (внутреннее) колесо через наклонный и поперечный вал. Lock-Right заменяет планетарные шестерни, но сохраняет оригинальное водило, ведомую шестерню, а также коронную и ведущую шестерни.

Для получения дополнительной информации см. Www.Richmondgear.com.

DETROIT LOCKER

Возможно, один из самых известных автоматических шкафчиков в мире, Detroit был одним из первых в своем роде, предлагавших дифференциальный эффект и полную автоматическую блокировку.Он обеспечивает полный привод колес с обеих сторон оси через серию подпружиненных муфт с блокирующими зубьями. Автоматическое расцепление этих зубцов происходит при выбеге колеса (поворотах). Автоматическое повторное включение происходит, когда скорости осей выравниваются. Это, по сути, обеспечивает (на дороге) эффект дифференциала, предлагая при этом характеристики блокировки на бездорожье.

За прошедшие годы Detroit превратился в текущую версию Soft Locker, в которой фиксирующие зубцы были установлены на передней и задней сторонах, чтобы избежать сильного стука, часто связанного с автоматическими шкафчиками во время работы.Модель No Spin принадлежит к тому же семейству Detroit, но она поставляется без собственной полусферы и больше ориентирована на промышленное использование и использование в грузовых автомобилях. Однако Detroit помещается в отдельный корпус и помещается в ваш корпус дифференциала.

Еще одно предложение из Детройта — Truetrac. На самом деле это не настоящая блокировка дифференциала, в ней используется центр дифференциала с ограниченным скольжением со спиральной передачей, в отличие от центра дифференциала с ограниченным скольжением в стиле оригинального сцепления. Truetrac, безусловно, продвинет вас дальше по трассе, чем открытый дифференциал, но он никогда не будет работать так же хорошо, как надлежащий автоматический шкафчик для использования 4X4.Существует широкий ассортимент шкафчиков Detroit для установки спереди и сзади для большинства внедорожников 4X4.

Для получения дополнительной информации посетите сайт www.harrop.com.au, позвоните по телефону 1300-HARROP или посетите сайт Harroptv на YouTube.

LOKKA LOCKER

Сделано в Австралии, Lokka имеет очень мало движущихся частей (пара кулачковых и осевых шестерен, а также пружины и штифты) и использует кулачковый механизм для фиксации. Термообработанный сплав Lokka заменяет планетарные шестерни, но сохраняет оригинальное водило, ведомую шестерню, коронную и ведущую шестерни.

Блокирующее действие происходит, когда поперечный вал шестерни входит в зацепление со своими сопрягаемыми поверхностями. Чем больше мощности подается на дифференциал через больший дроссель, тем сильнее сцепляются поверхности. Разблокировка происходит за счет эффекта наклона низкопрофильных зубцов, когда одно колесо пытается обойти колесо с противоположной стороны. Пружины низкого напряжения позволяют разблокировать машину даже на поверхностях с плохим сцеплением.

Для получения дополнительной информации посетите www.4wdsystems.com.au, позвоните по телефону 08 8369 0033 или зайдите в головной офис по адресу 599 North East Road, Gillies Plains в Южной Австралии.

СПАРТАНСКИЙ ШКАФ

Spartan Locker, производимый в США компанией USA Standard Gear, представляет собой блокирующий механизм, который устанавливается в оригинальное шасси и заменяет крестовины. В Spartan используются хромомолибденовые детали с высоким содержанием никеля и стандартный корпус.

Низкопрофильные сопрягаемые зубья с наклонной кромкой в сочетании с пружинами и штифтами позволяют легко разблокировать и заблокировать.

Для получения дополнительной информации посетите сайт www.wooders.com.au, позвоните в Wooders Garage по телефону 02 9477 4312 или зайдите в квартиру 2/4 Leighton Place, Хорнсби, Новый Южный Уэльс.

Prometeo Meccanica Самоблокирующийся дифференциал для Abarth 500

Описание продукта

Как и любой спортивный автомобиль с передним приводом, Abarth 500 (или Abarth 595) может иметь низкое тяговое усилие из-за высокого крутящего момента, передаваемого на шины.

Такая ситуация обычно возникает на выходе из поворота, когда внутреннее колесо частично разгружено текущим весом из-за привода центробежной нагрузки; Таким образом, одно колесо способно передавать на землю крутящий момент, намного меньший, чем другое.

Обратите внимание, что свободный дифференциал отличается тем, что он всегда делит крутящий момент на две одинаковые доли; таким образом, максимальный крутящий момент, который может быть разгружен на землю, обусловлен сцеплением менее нагруженного колеса.

Abarth 500-595 обычно оснащен электронным устройством под названием TTC, которое ИМИТАЕТСЯ самоблокирующимся дифференциалом. Когда ведущее колесо теряет сцепление с дорогой, ЭБУ подает электрический импульс на тормозной суппорт пробуксовывающего колеса; отрицательный крутящий момент, добавленный к колесу, позволяет ввести в заблуждение нормальный («открытый») дифференциал, приводя к тому же самому крутящему моменту к колесу с более высоким сцеплением.

TTC — это значительная и безопасная система, которая позволяет хорошо контролировать автомобиль, но — мы настаиваем — это не самоблокирующийся дифференциал, и она не гарантирует характеристик, которые может дать только хорошо сделанный самоблокирующийся дифференциал. .

Если вы ездите на своем Abarth 500 в трек-дни или вас раздражает неприятное проскальзывание внутреннего колеса на каждом выходе из резкого поворота, настоящий самоблокирующийся дифференциал — ваше решение.

Самоблокирующийся дифференциал

Prometeo с косозубой шестерней (также называемый «дифференциал ограниченного трения»), испытанный на автомобилях с крутящим моментом двигателя более 30 кгм (~ 300 Нм), позволяет асимметрично распределять крутящий момент, исходящий от двигателя.Это означает, что колесо с большим сцеплением получит дополнительный крутящий момент по сравнению с другим (более ненагруженным) колесом. Степень блокировки дифференциала Prometeo при движении составляет около 35%. Мы предпочли не превышать эту скорость, потому что Abarth 500 или Abarth 595 является и остается дорожным автомобилем.

Дифференциал с косозубой шестерней работает очень прогрессивно и не вызывает неприятных ощущений при стандартном приводе. Частота блокировки в режиме моторного тормоза ограничена 25%, чтобы не влиять на торможение и прохождение поворотов.

Достигнутый эффект очень сложно объяснить словами, но ощущение, которое испытываешь, когда открываешь дроссельную заслонку после вершины кривой и не чувствуешь, что передняя часть уходит по касательной, но ведет во внутреннюю часть, — это что-то неизвестное. для стандартного дифференциала переднего привода.

Кроме того, дифференциальная работа Prometeo совместима с TTC.

Как работает самоблокирующийся дифференциал?
Прежде всего, рассмотрим открытый (= стандартный) дифференциал в переднем приводе.

Дифференциал — это устройство, способное разделить крутящий момент, исходящий от коробки передач, на две абсолютно идентичные половины, независимо от разницы в скорости вращения колес на одной оси.
Итак, как вы можете видеть на изображении, указано 100 (условные единицы) крутящего момента, поступающего на дифференциал, каждое колесо получит крутящий момент 50.

Есть еще один важный фактор, который следует учитывать: сцепление шин с землей. Крутящий момент можно разгружать на землю до предела сцепления колеса; этот предел пропорционален величине нагрузки, действующей на колесо, и коэффициенту сцепления, который, очевидно, строго зависит от состояния почвы и шин.

Таким образом, если одно из колес переднего привода проходит зону с меньшим сцеплением (например, скользкий асфальт), или оно имеет низкую нагрузку при движении по быстрому повороту (внутреннее колесо), крутящий момент, который это колесо может передать на землю уменьшается, поскольку достигает предела скольжения. Из-за упомянутой ранее стандартной функции дифференциала (механизм распределяет приходящий крутящий момент на равные части), такое же (низкое) значение крутящего момента будет передаваться на другое колесо, хотя оно будет иметь хорошее сцепление с землей.

Как вы можете видеть на предыдущей картинке, указанное 30 — это предел проскальзывания переднего левого колеса, правое колесо не может сделать ничего лучше, чем разгрузить 30 на землю.Таким образом, общая тяга передней трансмиссии снижается до 60, что значительно меньше, чем 100 в предыдущем примере.

Если установить самоблокирующийся дифференциал Prometeo без штатного, тяга улучшится. Посмотрим, как и сколько.

Прежде всего, при хорошем и равномерном сцеплении самоблокирующийся дифференциал ведет себя как открытый дифференциал, как показано на следующем рисунке.

Если колесо теряет сцепление с дорогой, по сравнению с открытым дифференциалом, дополнительный крутящий момент около 35% передается на другое колесо.
Итак, весь крутящий момент передней трансмиссии без нагрузки на землю выше, чем крутящий момент без нагрузки от открытого дифференциала.
Следующее изображение очень поясняет способ работы.

Коэффициент 35% — лучший компромисс, найденный в ходе множества тестов, проведенных в различных условиях. Не забывайте, что чрезмерная скорость блокировки может привести к недостаточной поворачиваемости автомобиля при нормальной езде и, как следствие, к проблемам для водителя. С другой стороны, слишком малая скорость блокировки уменьшила бы преимущества самоблокирующегося дифференциала, сделав его практически бесполезным.

Создание прототипа системы для управления блокировкой дифференциала грузовиков

В этом разделе описывается алгоритм, который был разработан для автоматической блокировки дифференциалов для грузовиков, специальных транспортных средств и тракторов. Целью этой разработки было создание системы, которая облегчила бы движение по труднопроходимой местности. Это поможет водителю завести автомобиль в труднодоступные места и не застрять. Поэтому необходимо было создать код алгоритма управления, схема которого представлена на рис.

3.1. Главный цикл алгоритма управления

Входы датчиков для алгоритма управления обрабатываются кодом в основном цикле (в аппаратном обеспечении National Instruments — NI 3110) или в программируемой вентильной матрице — FPGA (NI 9159) для быстрой обработки. В основном цикле алгоритм управления определяет реакцию системы на текущую ситуацию. Этот цикл содержит подфункции с периодом 10 мс. Этот цикл представляет собой сводку основных функций алгоритма управления и определяет, будет ли активирован полный привод или соответствующие дифференциалы будут заблокированы.Входные данные алгоритма управления включают скорость вращения колес, угол поворота рулевого колеса, разность скоростей вала заблокированной кулачковой муфты, скорость автомобиля, обратную связь привода, сигналы педали, состояние торможения автомобиля, давление в пневматической цепи, крутящий момент двигателя, сигналы переключателей и кнопок, а также настройку режима движения. . Входные данные алгоритма управления оцениваются по датчикам, сообщениям CAN от других ЭБУ, переключателям управления и кнопкам, а также информации сенсорного дисплея. Они показаны в.

Основная функция системы — оценка проскальзывания колес и валов.Следовательно, для оценки скольжения используется следующее уравнение:

slipi = max (omgj, omgk) −min (omgj, omgk) max (omgj, omgk) −slipCi,

(1)

где omg — скорость соответствующих колес или валов, i — индекс соответствующего скольжения или корректирующего скольжения, j и k — индексы колеса или вала, а скольжение C — поправка соскальзывать. Если функция max равна 0, она обрабатывается для предотвращения деления на ноль.Результирующее скольжение сравнивается с параметром управления скольжением. Если значение скольжения выше, чем параметр управления, алгоритм управления реагирует на эту ситуацию. Для оценки пробуксовки необходимо следить за значениями скорости вращения колес. Значения скорости вращения колес отслеживаются с использованием двух подходов: из сообщения CAN (номер группы параметров: 0xFEBF) считывается информация о скорости колеса (км / ч). Эти сообщения отправляются системой ABS, но только для четырех колес. Это означает, что значения из сообщения CAN должны быть преобразованы в скорость вращения колеса omg (об / мин).Таким образом, определяется длина окружности колеса, которая пересчитывается в радиус колеса для последующей обработки скорости вращения колеса. Зависимость радиуса колеса от нагрузки или его износа заложена в алгоритм управления, поэтому параметр контроля пробуксовки должен задаваться с достаточным запасом. Это означает, что если оценивается пробуксовка из-за разного радиуса колес, блокировки дифференциалов или активации полного привода не происходит. Остальные колеса оснащены другими датчиками скорости. Их сигнал отслеживается и оценивается в коде FPGA.Оба подхода получают скорость: omgFLI — скорость левого колеса первой передней оси транспортного средства; omgFRI — скорость правого колеса первой передней оси транспортного средства; omgFLII — скорость левого колеса второй передней оси транспортного средства; omgFRII — частота вращения правого колеса второй передней оси транспортного средства; omgRLI — скорость левого колеса первой задней оси автомобиля; omgRRI — скорость правого колеса первой задней оси транспортного средства; omgRLII — частота вращения левого колеса второй задней оси автомобиля; и omgRRII — скорость правого колеса второй задней оси транспортного средства.Скорость приводных валов также рассчитывается на основе этих скоростей колес. Ниже приводится использование уравнения (1) для расчета пробуксовки, результаты которого следующие: sFLRI — пробуксовка между правым и левым колесами первой передней оси транспортного средства; sFLRII — пробуксовка между правым и левым колесами второй передней оси транспортного средства; sRLRI — пробуксовка между правым и левым колесами первой задней оси транспортного средства; sRLRII — пробуксовка между правым и левым колесами второй задней оси транспортного средства; sAIR — пробуксовка между выходными валами заднего межколесного дифференциала; sAFRI — пробуксовка между входным валом первой передней оси и выходным валом раздаточной коробки; и sAFRII — проскальзывание между входным валом второй передней оси и выходным валом раздаточной коробки.

Значение угла поворота используется для оценки корректирующего скольжения и применяется в уравнении (1). Принцип заключается в оценке относительного скольжения, вызванного поворотом транспортного средства. Для этого используется геометрия рулевого управления Аккермана. Значение угла поворота также используется для ограничения блокировки межосевого дифференциала, когда межосевые дифференциалы разблокируются при превышении предельного угла поворота.

Разница скоростей вала заблокированной кулачковой муфты оценивается по разнице соответствующих скоростей вала.К ним относятся: doFLRI — разница скоростей между выходными валами межколесного дифференциала первой передней оси транспортного средства; doFLRII — разность скоростей выходных валов межколесного дифференциала второй передней оси автомобиля; doRLRI — разность скоростей выходных валов межколесного дифференциала первой задней оси автомобиля; доРЛРИИ — разность скоростей выходных валов межколесного дифференциала второй задней оси автомобиля; doAIR — разность скоростей выходных валов заднего межколесного дифференциала; doAFRI — разность скоростей между входным валом первой передней оси и выходным валом раздаточной коробки; и doAFRII — проскальзывание между входным валом второй передней оси и выходным валом раздаточной коробки.

Скорость автомобиля vc рассчитывается на основе минимальной скорости всех колес, когда автомобиль не тормозит. При торможении автомобиля скорость рассчитывается исходя из максимальной скорости всех колес.

Кроме того, контролируется значение переключателя обратной связи. Этот датчик размещен во всех пневматических цилиндрах, которые являются частями приводов. Датчик сигнализирует о фактическом включении полного привода или о блокировке соответствующих дифференциалов. К ним относятся: FeedbackFAI — входное значение алгоритма, отправляемое исполнительным механизмом для получения обратной связи при активации первого привода переднего моста; FeedbackFAII — входное значение алгоритма, отправляемое исполнительным механизмом для получения обратной связи об активации второго привода переднего моста; FeedbackIR — входное значение алгоритма, отправляемое исполнительным механизмом для получения обратной связи о блокировке / разблокировке заднего междифференциала; FeedbackRI — входное значение алгоритма, отправляемое исполнительным механизмом для получения обратной связи о блокировке / разблокировке межосевого дифференциала первой задней оси транспортного средства; FeedbackRII — входное значение алгоритма, отправляемое исполнительным механизмом для получения обратной связи о блокировке / разблокировке межосевого дифференциала второй задней оси транспортного средства; FeedbackFI — входное значение алгоритма, отправляемое исполнительным механизмом для получения обратной связи о блокировке / разблокировке межосевого дифференциала первой передней оси транспортного средства; и FeedbackFII — входное значение алгоритма, отправляемое исполнительным механизмом для получения обратной связи о блокировке / разблокировке межосевого дифференциала второй передней оси транспортного средства.

Сигналы педали считываются с датчиков или из сообщений CAN. К ним относятся: sigB — сигнал педали тормоза; sigT — сигнал педали акселератора; и sigC — сигнал педали сцепления. Переменная sigB также включает сигналы торможения от двигателя, стояночного тормоза и ретардера. Если значение sigB равно 1, алгоритм не позволяет активировать какой-либо привод для поддержания устойчивости транспортного средства.

Значение давления sigP контролируется для оценки давления воздуха в контуре системы.Это предотвращает повреждение мехатронной системы, если давление выходит за пределы допустимого диапазона.

От ЭБУ двигателя передается сообщение CAN с текущим значением крутящего момента двигателя. Следовательно, это значение обрабатывается и также используется в качестве входного значения алгоритма управления. Если значение крутящего момента двигателя велико, алгоритм управления не позволяет заблокировать соответствующую кулачковую муфту в исполнительных механизмах.

Драйвер использует три переключателя и одну кнопку для установки алгоритма управления. Первый переключатель используется для установки автоматического и ручного режимов управления алгоритмом.Два других переключателя и кнопка используются для включения полного привода и блокировки задних междифференциалов, дифференциалов задней оси и дифференциалов передней оси в ручном режиме управления.

Другой вариант, который есть у водителя, — это настроить на сенсорном дисплее три режима управления для дороги, поля и местности / снега. Режим 1 предназначен для дороги, режим 2 — для полевых дорог, а режим 3 — для местности / снега. Функции для настройки параметров управления в соответствии с выбранными пользовательскими системными режимами в алгоритме следующие.

Перед запуском функции автоматического или ручного режима управления необходимо проверить наличие системных ошибок с помощью функции ошибок, которая будет более подробно описана в следующем разделе. Алгоритм оценивает реакцию на текущее поведение автомобиля. В рамках разработки были протестированы два подхода к алгоритму управления. Один был частично независимым и описан в [14], а другой был зависимым блокировкой дифференциала и описан здесь. Этот процесс показан на.В этом случае полный привод и блокировка междифференциалов активируются на первой фазе (уровень 2/1). На следующем этапе все задние осевые дифференциалы блокируются (уровень 5/2), а все передние осевые дифференциалы блокируются в последней третьей фазе (уровень 8/3). Когда цикл алгоритма управления запускается, сначала решается, есть ли неисправность в системе. Если в системе есть неисправность, в зависимости от ее приоритета алгоритм управления устанавливается на один из трех вариантов. Первое состояние — алгоритм управления работает как в ручном, так и в автоматическом режиме.Второе состояние возникает, когда неисправность более серьезная и от нее в значительной степени зависит режим автоматического управления. В этом случае система переходит в режим ручного управления независимо от режима управления, установленного пользователем. Если ошибки считаются очень опасными, система отключается. Если в системе нет серьезных сбоев, она контролируется установленным значением переключателя автоматического или ручного управления, установленным пользователем.

В случае ручного режима управления блокировка дифференциала происходит согласно левой части схемы, показанной на.Схема разделена на 4 уровня. Если водитель хочет включить полный привод или заблокировать дифференциал, процедура выглядит следующим образом. На первом этапе водитель нажимает первый переключатель на приборной панели, и алгоритм изменяет значение LockFAI-II и LockIR на 1 (уровень 1), если другие проверенные переменные крутящего момента двигателя и разницы скоростей между валы ниже предела. На втором этапе водитель нажимает второй переключатель, и алгоритм изменяет значение LockRI-II на 1 (уровень 2), если проверяемые переменные крутящего момента двигателя, разницы скоростей между валами и значения обратной связи ниже предел или иметь значение 1.На третьем этапе водитель нажимает кнопку, и алгоритм изменяет значение LockFI-II на 1 (уровень 3), если выполняются условия, как на предыдущем этапе. Эти разницы скоростей и ограничения крутящего момента применяются из соображений безопасности, чтобы неопытный водитель не заблокировал дифференциал в опасной ситуации, которая может привести к разрушению трансмиссии. Значение обратной связи представляет собой фактическое состояние активации полного привода или индивидуальной блокировки дифференциала.Если пользователь хочет активировать полный привод или блокировку дифференциала, значение обратной связи необходимо сначала изменить на 1. Если водителю не нужно включать полный привод или блокировать дифференциал, водитель нажимает кнопку и переключается на уровень 0. Как правило, пользователь должен установить автоматический режим управления по умолчанию. Пользователь должен использовать ручной режим управления только в том случае, если это неизбежно или если система указывает на неисправность.

Обычно, если стрелки на диаграмме () отмечены красным, пользователь перемещается вверх по диаграмме.Если стрелки отмечены синим цветом, пользователь перемещается по диаграмме вниз. Это отключает полный привод и разблокирует все дифференциалы. Черные стрелки означают движение вверх / вниз на диаграмме. Зеленые ячейки всегда показывают, что должно быть заблокировано или активировано в отдельной позиции диаграммы алгоритма управления.

Автоматический режим управления работает согласно правой части диаграммы в. Оценка состояния основана на значениях разницы скоростей, крутящем моменте двигателя, обратной связи полного привода и блокировке дифференциала, значениях педали тормоза, значениях педали сцепления, значениях педали акселератора, системных ошибках, настройке режима (дорога, поле, местность / снег), скорости колеса и вала, давление в пневматической цепи, проскальзывание между колесами или валами, угол поворота передних колес, время и время испытания.Конечно, переменные всегда имеют какие-то пределы или значения для контроля и принятия решения. Эти значения не публикуются, потому что они конфиденциальны.

Схема режима автоматического управления разделена на 9 уровней, соответствующих активации Lock FA — полного привода, блокировки соответствующих дифференциалов Lock R — Lock F или интервалов ожидания —Проведите вверх / вниз.

Общее движение по диаграмме зависит от настройки режимов управления (дорога, поле, местность / снег).Если установлен дорожный режим, положение диаграммы алгоритма управления перемещается до максимального уровня 2. Если установлен полевой режим, положение диаграммы алгоритма управления перемещается до максимального уровня 5. Режим ландшафта / снега устанавливает алгоритм управления для перемещения по всей диаграмме.

На первом этапе отключается полный привод и разблокируются отдельные дифференциалы (уровень 0).

Если колеса транспортного средства начинают буксовать при неблагоприятных условиях сцепления и оцененное скольжение превышает заданный предел, оно перемещается на уровень 1 на диаграмме алгоритма управления.На этом этапе должны быть соблюдены дополнительные ограничения и условия: педаль акселератора должна быть нажата, разница скоростей должна быть меньше указанного предела, транспортное средство не должно тормозить, скорость транспортного средства должна быть ниже указанных пределов, пневматическое давление должен быть в пределах указанного диапазона, а крутящий момент должен быть ниже указанного предела. Он ни в коем случае не должен быть тормозным, это означает, что торможение моторным тормозом, замедлителем или стояночным тормозом также включается в тормозную переменную sigB .Значение педали акселератора sigT должно быть 1 для перехода на более высокий уровень в диаграмме алгоритма. Это означает, что если водитель нажимает педаль акселератора, входное значение sigT для алгоритма управления равно 1. Тогда алгоритм знает, что возможное пробуксовка колес оправдано. Если пробуксовка оценена и педаль акселератора установлена на 0, алгоритм не может перейти на следующий уровень. Значение vc скорости транспортного средства определяет, может ли система все еще быть активной, чтобы избежать блокировки исполнительных механизмов на высоких скоростях транспортного средства.Крутящий момент двигателя Значение Te используется для защиты трансмиссии от ударов крутящего момента. Если все выполнено, алгоритм управления переходит к Slip up FA (уровень 1). Если какое-либо условие не выполняется, позиция на диаграмме опускается на уровень 0.

На уровне 1 отслеживаются предыдущие условия и ограничения, а также продолжительность их действия. Если это время превышает указанный предел, новое условие выполняется, и положение диаграммы перемещается на уровень 2.Выходной сигнал LockFAI-II и LockIR изменяется на 1 и отправляется на исполнительный механизм для активации полного привода и блокировки заднего межколесного дифференциала.

На уровне 2, если какое-либо условие не выполняется, позиция на диаграмме перемещается на уровень 3. Если условия для перемещения позиции диаграммы выполнены, она немедленно изменяется (уровень 2). Если условия не выполняются, позиция диаграммы смещается вниз по истечении заданного времени.

Другой способ перейти на уровень 2 касается алгоритма, отслеживающего угол наклона транспортного средства вдоль его поперечной оси с помощью гироскопов и акселерометров.Эта функция имеет более высокий приоритет, чем предыдущие условия. Если значение угла больше заданных параметров, положение диаграммы перемещается на уровень 2. Эта функция контроля угла наклона была деактивирована во время тестирования прототипа. Преимуществом этой функции является равномерное распределение крутящего момента на всех колесах, что означает отсутствие перегрузки отдельных валов.

Для дальнейшего перехода на уровень 4 диаграммы должны быть выполнены другие условия.Один — это предел угла поворота колес; если углы поворота DeltaFLI или DeltaFRI превышают установленный предел, алгоритм не разрешает движение до уровня 4, чтобы избежать повреждения трансмиссии. На уровне 4 также отслеживается значение обратной связи. Это означает, что алгоритм ожидает в данной позиции диаграммы, пока отдельные значения обратной связи Feedback _i не изменятся на 1, что означает, что дифференциалы заблокированы или активирован полный привод.Таким образом, крутящий момент привода надлежащим образом распределяется по трансмиссии, защищая ее от повреждений. Если условия соблюдены, он переходит на уровень 4 на диаграмме. Если условия не выполняются, он переходит в алгоритме на уровень 3, а затем на уровень 0, в соответствии с условиями и пределами уровней.

На уровне 4 в течение установленного тайм-аута отслеживаются те же условия и ограничения, что и на уровне 2. Если условия соблюдены, он перемещается на уровень 5. Если условия не выполняются, положение диаграммы перемещается на уровень 2 и так далее.

На уровне 5 выходной сигнал LockRI-II изменяется на 1 и отправляется на привод для блокировки дифференциалов задней оси. Кроме того, одни и те же условия и пределы контролируются с другой настройкой параметров пределов управления. Следовательно, в соответствии с результатом оценки условий и пределов, позиция на диаграмме перемещается вниз на уровень 6 или на уровень 7. Если неблагоприятные условия сцепления сохраняются, позиция диаграммы перемещается на уровень 8. Это верхний уровень. уровень диаграммы.

На уровне 8 выходной сигнал LockFI-II изменяется на 1 и отправляется на привод для блокировки дифференциалов передней оси. Включен полный привод и заблокированы все дифференциалы. В то же время алгоритм не знает, происходит ли пробуксовка колес. По этой причине запрограммирован так называемый тестовый цикл. Если какие-либо условия, ошибки или ограничения не указывают на то, что позиция диаграммы перемещается вниз до уровня 5, она ожидает в течение указанного интервала времени, а затем переходит на уровень 5.Затем оценивается проскальзывание, и если проскальзывание продолжается, он переходит на уровень 8. Если проскальзывания нет, он продолжает движение вниз по диаграмме. Это предполагает, что автомобиль, например, проехал по илистой местности, и теперь реакция системы больше не требуется. Это движение на диаграмме происходит непрерывно в соответствии с фактическими условиями склеивания.

Самоблокирующийся дифференциал на автомобиле Formula Student

Иван Симионато 1013650 — [email protected] — диплом инженера-механика

Джузеппе Соттана 1012757 — sottanagiuseppe @ alice.it — Диплом в области машиностроения

ВВЕДЕНИЕ

Рис.1: MG06 / 11 на мероприятии FSG 2011, Хоккенхаймринг, Германия

Целью этого проекта является моделирование преимуществ и недостатков применения самоблокирующегося дифференциала в системе трансмиссии студенческого автомобиля Формулы Падуи сезона 2011 года, MG06 / 11.

Formula Student — это студенческое инженерное соревнование, в котором студенческие команды со всего мира проектируют, конструируют, тестируют и участвуют в гонках на небольшом гоночном автомобиле в стиле формулы.Автомобили оцениваются отраслевыми специалистами по ряду критериев в различных типологиях событий:

Статические события: дизайн (150 баллов), анализ затрат (100 баллов), оценка презентации проекта бизнес-плана (75 баллов), технический осмотр и проверка безопасности, проверка наклона, проверка тормозов и проверка шума;
динамических соревнований, а именно: занос (50 баллов), спринт на 1 км (150 баллов), ускорение на 75 м (75 баллов) и выносливость на 22 км (300 баллов) с относительной оценкой экономии топлива (100 баллов).

Цепи для динамических мероприятий узкие, извилистые и не такие быстрые, чтобы обеспечить безопасность студентов. В этих ситуациях трансмиссия предназначена для оптимизации тяги автомобиля, чтобы как можно быстрее выходить из поворотов, а также для повышения управляемости и управляемости автомобиля, чтобы помочь водителю во время гонки. По этой причине логично использовать самоблокирующийся дифференциал, который быстро реагирует на команды водителя и передает максимальный крутящий момент от двигателя к асфальту.

ЗАДАЧИ

В этом анализе в трансмиссии использовался самоблокирующийся дифференциал с многодисковыми муфтами производства Drexler® Motorsport GmbH, который можно увидеть на рисунке ниже:

Рис.2: Дифференциал повышенного трения Drexler® Formula Student V2 2010

В этом анализе мы хотели сравнить характеристики, которые можно получить от самовидящегося дифференциала, с характеристиками, которые можно получить от обычного дифференциала.

Два разных решения использовались в одном автомобиле с идентичной и реальной кинематографической конфигурацией подвески. Чтобы сравнить два разных решения, мы предоставили две разные трассы с двумя другими разными асфальтовыми покрытиями, чтобы создать разные условия сцепления.

Две дорожки:

кривая с постоянным радиусом 10 м, чтобы подчеркнуть максимальное поперечное ускорение в условиях максимального крутящего момента, создаваемого двигателем;
прямая, чтобы оценить максимальное продольное ускорение и смоделировать реальное динамическое событие в Формуле SAE, называемое «ускорением».

Два разных состояния асфальта:

сухой, чтобы обеспечить максимальное сцепление между гусеницей и шинами, чтобы передать на землю весь крутящий момент, создаваемый двигателем;
промерзание или замерзание, чтобы обеспечить минимальное сцепление между гусеницей и шиной и подчеркнуть максимальное отношение крутящего момента между двумя полуосями.

Необходимость Блокировка Дифференциал

Конструкция обычных шестерен дифференциала имеет два важных преимущества:

скорости вращения ведущих колес могут быть отрегулированы независимо друг от друга в соответствии с разными расстояниями, пройденными левым и правым колесами и
крутящий момент распределяется симметрично на оба ведущих колеса без какого-либо момента рыскания.

Однако эти два преимущества компенсируются серьезным недостатком. Когда потенциал трения двух ведущих колес различен, движущие силы, передаваемые на поверхность дороги для обоих ведущих колес, зависят от меньшего потенциала трения двух ведущих колес. В данном случае это сравнение относится к внутренней компенсации колес в ведущей оси. Это означает, например, что колесо, стоящее

на льду (или мокром / масляном асфальте) будет вращаться, а другое колесо, стоящее на асфальте, не сможет передать больший крутящий момент, чем то, которое вращается.Поэтому автомобиль не может трогаться с места.

Чтобы преодолеть этот недостаток обычных дифференциальных передач, компенсирующее действие должно быть заблокировано в критических условиях движения. Это может быть выполнено:

с использованием самоблокирующихся дифференциалов , также известных как дифференциалы повышенного трения или блокировки. Это дифференциалы с преднамеренно жестким и ограниченным компенсирующим действием. Это позволяет им передавать крутящий момент на одно колесо, даже когда другое колесо вращается из-за плохого сцепления с дорогой.Это означает потерю преимущества передачи мощности без рыскания. Свободная адаптация обеих скоростей колес к разным расстояниям, пройденным двумя гусеницами, ограничена. Полуоси подвергаются большему напряжению из-за перераспределения крутящего момента. Блокирующие дифференциалы делятся на регулируемые по нагрузке или крутящему моменту и регулируемые по скорости или скольжению.

В частности, коммерческие решения включают:

самоблокирующиеся дифференциалы, зависящие от нагрузки, с многодисковой муфтой,
зависимые от нагрузки самоблокирующиеся дифференциалы с червячной передачей (Torsen®),
самоблокирующиеся дифференциалы с гидравлической муфтой, зависимые от пробуксовки,
дифференциалы с электронным (автоматическим) блокировкой и многодисковыми муфтами под давлением,
кулачковые самоблокирующиеся дифференциалы.

В этом анализе в трансмиссии используется самоблокирующийся дифференциал с многодисковыми муфтами производства Drexler® Motorsport GmbH. Мы видим его в разобранном виде, на котором мы можем видеть шестерни и сцепления.

[1] дифференциал; [2] дифференциальный вал; [3] нажимные кольца; [4] внешние пластины; [5] внутренние пластины; [6] осевые конические шестерни; [7] пластинчатые пружины; [8] выемки.

Рис.3: Блокировка дифференциала с помощью многодисковых муфт с предварительным натягом, Lok-O-Matic. Верхняя полусекция: дифференциал без предварительного натяга.Нижняя полусекция: дифференциал с предварительным натягом (Automotive Transmission — Naunheimer, Bertsche, Ryborz, Novak)

Эффект блокировки самоблокирующегося дифференциала с многодисковой муфтой основан на зависящем от крутящего момента внутреннем трении, создаваемом двумя многодисковыми муфтами, симметрично установленными в кожухе дифференциала. Самоблокирующееся действие является результатом комбинации зависимости нагрузки и нагрузки пружины многодисковых муфт. Эффект блокировки в зависимости от нагрузки (рис. 3, вверху) зависит от входного крутящего момента T 1, приложенного к клетке дифференциала [ 1 ] , передаваемого через вал дифференциала [ 2 ] на два нажимные кольца [ 3 ] в клетке дифференциала [ 1 ] , которые заблокированы на кручение, но скользят в осевом направлении.Под нагрузкой блокирующие усилия автоматически возникают на поверхностях призматических выемок [ 8 ] в прижимных кольцах (см. Деталь на рис. 3), прижимая диски сцепления друг к другу. Наружные пластины [ 4 ] скручены с клеткой дифференциала [ 1 ], а внутренние пластины [ 5 ] скручены с коническими шестернями оси [ 6 ].

Фрикционный контакт между пластинами, таким образом, противодействует разным скоростям приводного вала (например, когда колесо вращается) с точно определенной силой.Этот эффект усиливается по мере увеличения входного крутящего момента. Поскольку силы блокировки пропорциональны передаваемому крутящему моменту, эффект блокировки адаптируется к изменяющемуся крутящему моменту двигателя и увеличению крутящего момента на различных передачах, но величина блокировки — нет.

Пластинчатые пружины [ 7 ], которые могут быть установлены для предварительной нагрузки многодисковой муфты, создают постоянный начальный эффект блокировки, который не зависит от передаваемого крутящего момента, но иногда издает заметный скрип. Это делает систему способной к блокировке даже на крайне неблагоприятных поверхностях, например, на одном колесе на льду.Тем не менее, недостатком является то, что дифференциал этого типа всегда имеет основной момент блокировки. Это может быть нежелательно при парковке и на поворотах без пробуксовки.

В модели, принятой для анализа поведения автомобиля, отсутствует тарельчатая пружина [ 7 ], потому что колея более узкая, извилистая и не такая быстрая. Наличие постоянного эффекта блокировки (который не зависит от передаваемого крутящего момента) придает автомобилю чрезмерную управляемость (отсутствие оптимальных условий).По этой причине пластинчатая пружина была удалена и заменена простой металлической шайбой, которая имеет ту же толщину, что и нагруженная пластинчатая пружина.

Еще один недостаток, который следует иметь в виду, заключается в том, что во время процесса самоблокировки или компенсации геометрия зубьев конических шестерен отрицательно изменяется, поскольку используемые фрикционные муфты не должны иметь зазоров.

МОДЕЛИРОВАНИЕ

МОДЕЛИРОВАНИЕ ДИФФЕРЕНЦИАЛА

Рис.4: Покомпонентное изображение дифференциала

У нас уже были файлы CAD и массовые характеристики всех деталей дифференциала, предоставленные непосредственно производителем.

Сборка в основном соответствует осевому расположению, поэтому было довольно просто расположить все трения и шестерни вдоль корпуса дифференциала, используя в основном шарнирные соединения с желаемой степенью свободы, отключенной в шарнире. На внешнем трении мы также заблокировали вращение относительно корпуса дифференциала, чтобы обеспечить твердое вращение этих частей, и разблокировать это вращение за счет внутреннего трения, чтобы они могли вращаться свободно.Та же стратегия была использована для соединения вращения боковых конических шестерен с внутренним трением, оставляя свободным осевое движение

Рис.5: С-образная структура, используемая для соединения шестерен

У нас есть 2 боковые конические шестерни и 4 конические шестерни. На модели мы использовали только 1 коническую шестерню, потому что на реальном дифференциале их четыре, просто из соображений симметрии и распределения нагрузки, а не из кинематографических соображений, что является предметом этого исследования. Зубчатое соединение работает только с шестернями, которые оси вращения закреплены на той же наземной части.Поэтому мы создали «вымышленную» невесомую деталь в форме буквы «C», чтобы соединить три шестерни.

Другой проблемой было поведение трения:

Рис.6: фрикционный контактный элемент

Во-первых, мы использовали одну пару трения с каждой стороны вместо четырех контактных поверхностей с каждой стороны, как в реальной системе. Что касается шестерен, то целесообразно распределить усилия и обеспечить достаточное отношение крутящего момента к осевому усилию. Мы могли создать такую же ситуацию, только установив адекватный коэффициент трения.

Мы пытались использовать контакт CAD, но форма трения была слишком сложной для правильного построения сетки, а LMS не давала возможности установить многие параметры.
Элемент «трения» работал только как рассеивание энергии на поворотном шарнире, поэтому мы не могли заставить его зависеть от осевой силы.
Решение заключалось в создании двух сфер с одним трением и плоскости с другой, а затем контактного элемента между сферами и плоскостью. Мы использовали контакт Герца и установили модуль Юнга (206 ГПа) и коэффициент Пуассона (0,3), чтобы обеспечить небольшую деформацию сфер.

Оптимальный коэффициент трения для представления реального дифференциала оказался равным 0,8. Мы провели несколько тестов блокировки, чтобы увидеть максимальный процент блокировки. Очевидно, в сравнительных тестах с открытым дифференциалом мы установили этот параметр на 0, чтобы избежать блокировки.

Рис.7: контактный элемент рампы / оси

Такой же контакт использовался для контакта между осью солнечной батареи и пандусами дифференциала.

На край оси поместили сферу, а на поверхности рампы создали плоскость.

Мы использовали контакт Герца и установили модуль Юнга (206 ГПа) и коэффициент Пуассона (0,3) стали, как это есть на самом деле. Мы реализовали как ускорение, так и тормозные рампы для обеих сторон дифференциала.

Пластинчатые пружины могут предварительно нагружать многодисковую муфту и создавать постоянный начальный эффект блокировки, который не зависит от передаваемого крутящего момента. В данной модели дифференциала пластинчатая пружина заменена на простую шайбу с такой же осевой толщиной пластинчатых пружин в нормальном режиме работы в сепараторе дифференциала и с такими же массовыми характеристиками пластинчатой пружины.

МОДЕЛИРОВАНИЕ АВТОМОБИЛЯ

Рис.8: Модель автомобиля

После определения дифференциала мы надеваем его на MG06 / 11 и соединяем его с поворотным шарниром, на котором передается крутящий момент шестерни. У нас еще был CAD рамы, корпуса и стоек. Затем мы могли бы создать точки, в которых подвешивается подвеска, имея координаты, заданные программой оптимизации «Lotus».

Рис.9: Деталь модели подвески

Затем мы создали простые одномерные элементы для треугольников, рулевых тяг и тяг подвески.Затем мы поместили элементы TSDA там, где расположены настоящая пружина и демпфер. Для пружины мы использовали реальные значения базовой настройки автомобиля спереди и более жесткую подвеску сзади, чтобы подчеркнуть передачу нагрузки по задней оси, чтобы дифференциал работал более заметно.

	Муравей	пост
Свободная длина [мм]	200	245
Пружина [Н / м]	40000	100000
Демпфирование [кг / с]	100000	100000

Для шин мы использовали простую модель шины с параметрами в диапазоне, рекомендованном в онлайн-справке LMS.Единственным параметром, который мы могли проверить, был коэффициент трения 1,2, указанный производителем как максимальное значение в оптимальных температурных условиях.

Радиус [мм]	255
Константа демпфирования [кг / с]	3000
Сопротивление качению	0,05
Коэффициент трения	1.-2 рад-1]	10000
Вертикальная жесткость [Н / м]	300000

Геометрия рулевого управления также была реальной (с учетом угла Аккермана) и контролировалась с помощью управляющего входа следящего механизма и управляющего выхода, действующего с силой на рулевую тягу.

Другие части автомобиля (тормозная система, двигатель, выхлопная система, водитель и т. Д.) Не были реализованы, так как не были необходимы в данном анализе.

Мы создаем массу, равную весу автомобиля, и размещаем ее там, где находится центр масс автомобиля.

МОДЕЛИРОВАНИЕ И РЕЗУЛЬТАТЫ

ИСПЫТАНИЕ НА ПРЯМОЙ

Сначала мы решили провести несколько тестов на прямой, чтобы проверить дифференциальную модель.

Мы создали простой прямой путь и использовали управляющий вход для следящего за траекторией, чтобы поддерживать транспортное средство на дороге, используя следующие параметры для управляющего входа:

Параметр	Значение
Прирост позиции	4
Прирост скорости	400
Расстояние просмотра вперед [мм]	3500

Мы использовали этот элемент управления для создания силы привода на рулевой штанге с выходом управления шарниром.

Испытание заключалось в периоде оценки в 1 секунду, позволяющем транспортному средству занять нейтральное положение, и в применении кривой крутящего момента к дифференциалу в течение 6 секунд моделирования.

Было проведено 3 различных теста:

P1: С БЛОКИРОВКОЙ, ПОЛНОЕ ЗАХВАТ

Первое испытание проводилось с шинами с полным сцеплением. Автомобиль разгоняется с максимальной скоростью, не теряя сцепления, шины передают на землю весь крутящий момент, поступающий от дифференциала, в равных частях.

P1 видео на YouTube

P2: С БЛОКИРОВКОЙ, ЛЕВЫЕ ШИНЫ БЕЗ ЗАХВАТА

Второй тест проводился с учетом сцепления только с правыми шинами и, таким образом, имитируя ситуацию, когда левые шины находятся на льду, чтобы подчеркнуть работу дифференциала.

Коэффициент трения дифференциала был установлен на 0,8, значение, которое мы получили после некоторых испытаний, подтверждающих установленный производителем процент блокировки для нашей конфигурации дифференциала.

Автомобиль изо всех сил пытается двигаться, но даже если левая шина не сцепляется с дорогой, блокировка дифференциала позволяет крутящему моменту достигать шины с сцеплением, заставляя автомобиль ускоряться.

P2 видео на YouTube

P3: БЕЗ БЛОКИРОВКИ, ЛЕВЫЕ ШИНЫ БЕЗ ЗАХВАТА

Придавая нулевой коэффициент трения дифференциальному трению, мы заставили дифференциал работать как «открытый».

Очевидно, что дифференциал не может передать крутящий момент на землю.Большая часть крутящего момента ускоряет колесо без сцепления, и только очень слабый процент достигает колеса с сцеплением.

Автомобиль преодолевает меньшее расстояние, чем с эффектом автоблокировки, и имеет меньшее ускорение.

P3 Youtube видео

График 1: Импульс, передаваемый полуосями

Кривая крутящего момента (желтая линия) одинакова для трех испытаний.

При «открытом» дифференциале крутящий момент на правое и левое колесо практически одинаков. С самоблокирующимся дифференциалом большая часть крутящего момента поступает на колесо с хорошим сцеплением, что определяет лучшее ускорение.

График 2: Нормальная сила на фрикционных дисках

Нормальная сила на фрикционных дисках зависит только от приложенного крутящего момента, а не от процента блокировки. Фактически, то же самое с «открытой» и самоблокирующейся конфигурациями.

График 3: Скорость вращения задних колес

При полном захвате (P1) колеса вращаются с одинаковой скоростью, потому что они получают одинаковый крутящий момент.

В P2 левое колесо (без сцепления) вращается, а правое (с хорошим сцеплением) ускоряет машину.

В P3 левое колесо вращается намного более равномерно, забирая крутящий момент с правого колеса, что фактически медленнее, чем в P2, и, таким образом, ухудшает ускорение автомобиля.

График 4: Реальное пробуксовка колес

Пробуксовка определяется как разница между скоростью ведущего и заднего колес, деленная на скорость ведущего колеса.Это соотношение указывает на числовое значение скорости дифференциала и задних колес. При полном сцеплении (P1) проскальзывание отсутствует, при плохом сцеплении на левых шинах наблюдается проскальзывание, уменьшающееся при блокировке (P2) и постоянное при «открытом» дифференциале (P3).

График 5: Расстояние, пройденное автомобилем

Анализируя P2 и P3, можно увидеть, как с самоблокирующимся дифференциалом автомобиль проезжает большее расстояние из-за лучшего ускорения.

Конечно, в P1 (с большим сцеплением) машина проезжает еще большее расстояние.

График 6: Скорость автомобиля

С самоблокирующимся дифференциалом автомобиль достигает более высоких скоростей за то же время (6 с), что и моделирование

ТЕСТ ПО КРИВОЙ С ПОСТОЯННЫМ РАДИУСОМ

Во второй раз мы решили провести несколько тестов на трассе с кривой, состоящей из 3-х прямых.5 м, кривая с постоянным радиусом 10 м и углом 90 ° и, наконец, прямая 5 м.

На этот раз мы использовали следующие параметры для управляющего входа:

Параметр	Значение
Прирост позиции	20
Прирост скорости	400
Расстояние просмотра вперед [мм]	3500

«Управляющий вход следящего механизма» создает усилие привода на рулевой штанге с выходным сигналом совместного управления, который дает автомобилю возможность следовать по средней линии траектории.

Как и в случае с прямой, испытание заключалось в периоде оценки в 1 секунду, чтобы позволить транспортному средству занять нейтральное положение. Тест закончился на 5,7 с.

Мы применили кривую крутящего момента к корпусу дифференциала с максимальным значением 420 Нм.

P4: С БЛОКИРОВКОЙ, ПОЛНОЕ ЗАХВАТ

Первое испытание проводилось с шинами при полном сцеплении с дорогой и, как видно из прямого испытания, коэффициент трения дифференциала трения был установлен на 0,8.Автомобиль разгоняется с максимальной скоростью, не теряя осевой линии пути, но шины не могут передать на землю весь крутящий момент, поступающий от дифференциала, в равных частях. На графике крутящего момента можно увидеть, что максимальное соотношение крутящего момента между внутренними и внешними задними колесами составляет около 60%. Это подтверждает реальное значение передаточного числа крутящего момента, указанное производителем дифференциала, как и ожидалось.

P4 Youtube видео

График 7: Кривая крутящего момента и количества движения, передаваемых полуосями

Кривая крутящего момента (синяя линия) одинакова для двух тестов.

В P5 крутящий момент, действующий на два полуоси, получается идентичным из-за «открытого» дифференциала. Однако в P4 крутящий момент получается другим из-за самоблокирующегося дифференциала. Как видно на прямом тесте, большая часть крутящего момента приходится на колесо с хорошим сцеплением. Можно увидеть, что максимальное соотношение крутящего момента между внутренними и внешними задними колесами составляет около 60% от максимума, как и ожидалось.

График 8: Нормальное усилие на фрикционные пластины

График показывает наличие высокого градиента силы, когда крутящий момент быстро увеличивается и когда крутящий момент медленно уменьшается (из-за угла в 50 ° на рампе при замедлении).Как и на прямой, графики сначала идентичны, а затем различаются из-за разного поведения машины на выходе из поворота.

График 9: Скорость вращения задних колес

В P5 угловая скорость заднего левого колеса (внутреннего колеса) очень высока из-за потери сцепления и большого крутящего момента, поступающего от дифференциала. В P4 угловая скорость задних колес более схожа из-за эффекта блокировки.

График 10: Реальное пробуксовка колес

Большие пробуксовки достигаются при «открытой» конфигурации дифференциала (P5)

График 11: Импульс рыскания

Непосредственным следствием блокировки дифференциала является увеличение момента рыскания из-за разницы продольных сил задних колес.

Автомобиль имеет избыточную поворачиваемость, требующую от водителя больших навыков вождения, но определяющую лучшие характеристики.

График 12: Плечо эквивалентной силы тяги

Плечо эквивалентной силы тяги получается путем уменьшения импульса рыскания на сумму сил тяги на задних колесах. Положительно, если сила находится справа от центра тяжести автомобиля, так что импульс дает положительный результат.

Чем больше рука, тем больше инерция рыскания.

График 13: Расстояние, пройденное автомобилем

С самоблокирующимся дифференциалом максимальное пройденное расстояние составляет 20,3 м, а с «открытым» дифференциалом — всего 19,5 м за то же время моделирования.

График 14: Скорость автомобиля

Скорость автомобиля точно такая же на прямом и поворотном въезде, но при подаче мощности на вершине поворота самоблокирующийся дифференциал обеспечивает лучшее сцепление и позволяет лучше ускоряться на выходе из поворота.

Скорость в и симуляции составляет 10,6 м / с с блокировкой и только 9,6 м / с с «открытым» дифференциалом »

Преимущества самоблокирующегося дифференциала с точки зрения максимальной скорости и максимального пройденного расстояния идут в ущерб устойчивости и управляемости автомобиля, обеспечивая избыточную поворачиваемость (вместо недостаточной поворачиваемости) с большим усилием и концентрацией, требующимися от водитель.

ВЫВОДЫ

Испытания на прямой позволили проверить поведение модели дифференциала LMS, в частности, максимально достижимый процент блокировки. После установки правильного коэффициента трения для фрикционных дисков мы увидели, что для разных крутящих моментов двигателя процент блокировки всегда составлял около 60%, как предписано производителем для рампы, которую мы использовали в моделировании (наклон 40 °).

Тест с левыми шинами без сцепления (как на льду) показал различное поведение между открытым дифференциалом, когда автомобиль изо всех сил пытается двигаться вперед и передает большую часть крутящего момента на колесо с плохим сцеплением, и самоблокирующимся дифференциалом с автомобилем. меньше трудностей при движении, потому что 60% крутящего момента передается на колесо с хорошим сцеплением.

Второй тест с автомобилем в реальных условиях гонки (угол 90 ° при полном ускорении) показал потенциал дифференциала на гоночной трассе.

Выполнение поворота с той же кривой крутящего момента, исходящей от двигателя, дало лучшие результаты с самоблокирующимся дифференциалом. Автомобиль преодолел большее расстояние за то же время (20,4 м против 19,6 м), а также вышел из поворота с большей скоростью (38,22 км / ч против 34,74 км / ч).

Преимущества подчеркиваются выбранными нами параметрами (радиус поворота, кривая крутящего момента двигателя, сцепление шины с дорогой), но даже если это преимущество может быть меньше, мы должны учитывать, что на круге, сделанном примерно из 10-15 поворотов, преимущество будет последовательным и наверняка может иметь значение.

Очевидно, что дифференциал должен быть правильно настроен с правильной рампой дифференциала (также по отношению к трассе), чтобы избежать проблем с управляемостью или плохой маневренности в очень крутых поворотах. Плохая настройка может привести к худшим характеристикам по сравнению с открытым дифференциалом, но это не было нашей целью.

В этой работе мы подтвердили правильность функционирования реализованной нами дифференциальной модели, а затем мы привели несколько примеров рабочих условий, в которых она продемонстрировала свою работу, как ожидалось, а также лучшую, чем обычный открытый дифференциал, при правильной настройке.

Самоблокирующийся дифференциал (LSD)

Принцип работы дифференциала LSD

Популярные виды LSD-дифференциалов

Дифференциалы LSD, чувствительные к разнице скоростей

Дифференциалы LSD, чувствительные к разнице в передаче крутящего момента

Самоблокирующийся дифференциал на Ваз 2107,установка (Видео)

Как работает дифференциал и блокировка дифференциала

Блокировка дифференциала

Виды автоматической блокировки дифференциала на Ваз 2107

Особенности различных типов блокировки. Что выбрать

Преимущества и недостатки самоблокирующихся редукторов на Ваз 2107

Новинка! Самоблокирующийся дифференциал Ashcroft

Редуктор заднего моста 2103 (4,10) +винтовая блок.

Блокировка дифференциала. Какой самоблокирующийся дифференциал ВАЛ-РЕЙСИНГ выбрать

Рекомендации по выбору самоблокирующегося дифференциала ВАЛ-РЕЙСИНГ по условиям эксплуатации (использования) автомобиля.

КОЭФФИЦИЕНТ БЛОКИРОВАНИЯ

Начальный момент трения — «Преднатяг»

Степени блокировки дифференциалов ВАЛ-РЕЙСИНГ

ЛЕГКАЯ степень блокирования

СРЕДНЯЯ степень блокирования

ЖЕСТКАЯ степень блокирования

ДИСКОВЫЕ ДИФФЕРЕНЦИАЛЫ.

Принцип работы lsd дифференциал

Что такое дифференциал?

Самоблокирующийся дифференциал

Аббревиатура

Сравнение работы дифференциала LSD с классическим

Где используется подобное устройство?

Принцип работы

Виды LSD-дифференциалов

Разница между LSD-дифференциалами

Дифференциалы, чувствительные к разнице скоростей

Дифференциалы, чувствительные к разнице в передаче крутящего момента

Самоблокирующийся дифференциал: как работает?

Что такое дифференциал

Назначение дифференциала

Механизм дифференциала

Как работает дифференциал

Проблема дифференциала

Принцип блокировки и ее виды

Как работает самоблокирующийся дифференциал

Самые распространенные типы самоблоков

Отечественная «Нива» и ее дифференциалы

Блокировка дифференциалов «Нивы»

Самоблок Нестерова

Дифференциал для мотоблока

Самоблокирующийся дифференциал, как он сделан и как работает — Ruetir

Самоблокирующиеся дифференциалы, как они сделаны, разные виды

ВИДЕО Самоблокирующийся дифференциал

Автоматическая блокировка дифференциала Volvo — как это работает

Как это работает | Блокировка дифференциала

Что такое автоматическая блокировка дифференциала?

Prometeo Meccanica Самоблокирующийся дифференциал для Abarth 500

Описание продукта

Создание прототипа системы для управления блокировкой дифференциала грузовиков

3.1. Главный цикл алгоритма управления

Самоблокирующийся дифференциал на автомобиле Formula Student

ВВЕДЕНИЕ

ЗАДАЧИ

МОДЕЛИРОВАНИЕ

МОДЕЛИРОВАНИЕ И РЕЗУЛЬТАТЫ

ВЫВОДЫ