Самоблокирующийся дифференциал

потому что меня часто спрашивают…

Самоблокирующийся дифференциал

1. позволяет устранить пробуксовку при разных коэффициентах сцепления колес автомобиля.
2. повышает проходимость автомобиля и его управляемость при движении по дорогам с разным покрытием.
3. улучшает динамику разгона автомобиля на дорогах с любым покрытием.

ну это все реклама…

вернемся к реальности — зачем оно надо ?!
Вы никогда не застревали на своей любимой Волге?
Видели как буксует одно колесо которое висит в воздухе или попало в грязь/снег, а второе спокойно стоит и машина никуда не едет?
это работает дифференциал
его задача передавая крутящий момент на колеса, но при этом позволять им вращаться с разной угловой скоростью
но часто этот плюс превращается в большой минус…

и тогда на сцене появляется дифференциал повышенного трения
его конструкция позволяет колесам вращаться с немного различной угловой скоростью, но при этом в нужный момент блокироваться и передавать равный крутящий момент от мотора на оба задних колеса

Что такое самоблокирующийся червячный дифференциал?
Самоблокирующийся червячный дифференциал (самоблок) — устройство, которое позволяет частично компенсировать главный недостаток свободного дифференциала, а именно его полную беспомощность при наезде одного колеса на скользкое покрытие. По принципу работы, самоблокирующиеся дифференциалы можно разделить на два типа: speed sensitive, то есть срабатывающих от разницы в угловых скоростях вращения полуосей, и torque sensitive — срабатывающих от разницы передаваемого на полуоси крутящего момента. Для понимания работы самоблока сначала разберёмся с принципом работы обыкновенного дифференциала и его недостатками.
Дифференциал — это механическое устройство, которое передает крутящий момент с одного источника на два независимых потребителя таким образом, что угловые скорости вращения источника и обоих потребителей могут быть разными относительно друг друга. Такая передача момента возможна благодаря применению так называемого планетарного механизма. В автомобилестроении, дифференциал является одной из ключевых деталей трансмиссии. В первую очередь он служит для передачи момента от коробки передач к колёсам ведущего моста.
Принцип работы обыкновенного дифференциала Почему для этого нужен дифференциал? В любом повороте, путь колеса оси, двигающегося по короткому (внутреннему) радиусу, меньше, чем путь другого колеса той же оси, которое проходит по длинному (внешнему) радиусу. В результате этого, угловая скорость вращения внутреннего колёса должна быть меньше угловой скорости вращения внешнего колеса. В случае с не ведущим мостом, выполнить это условие достаточно просто, так как оба колеса могут не быть связанными друг с другом и вращаться независимо. Но если мост ведущий, то необходимо передавать крутящий момент одновременно на оба колеса (если передавать момент только на одно колесо, то возможность управления автомобилем по современным понятиям будет очень плохой). При жесткой же связи колёс ведущего моста и передачи момента на единую ось обоих колёс, автомобиль не мог бы нормально поворачивать, так как колеса, имея равную угловую скорость, стремились бы пройти один и тот же путь в повороте. Дифференциал позволяет решить эту проблему: он передаёт крутящий момент на раздельные оси обоих колёс (полуоси) через свой планетарный механизм с любым соотношением угловых скоростей вращения полуосей. В результате этого, автомобиль может нормально двигаться и управляться как на прямом пути, так и в повороте. Однако, ввиду физики устройства, у планетарного механизма есть очень нехорошее свойство: он стремится передать полученный крутящий момент туда, куда легче. Например, если оба колеса моста имеют одинаковое сцепление с дорогой и усилие, необходимое для раскручивания каждого из колёс одинаковое, дифференциал будет распределять крутящий момент равномерно между колёсами. Но стоит только появится ощутимой разнице в сцеплении колёс с дорогой (например, одно колесо попало на лёд, а другое осталось на асфальте), как дифференциал тут же начнёт перераспределять момент на то колесо, усилие для раскрутки которого наименьшее (то есть на то, которое находится на льду). В результате, колесо, находящееся на асфальте перестанет получать крутящий момент и остановится, а колесо, находящееся на льду примет на себя весь момент и будет вращаться с увеличенной угловой скоростью, причем планетарный механизм будет играть роль редуктора, повышающего скорость вращения этого колеса. Естественно, это явление сильно ухудшает проходимость и управляемость автомобиля. Ведь по логике вещей, в рассмотренной ситуации момент желательно передавать на колесо, расположенное на асфальте, чтобы автомобиль мог продолжить движение. В полноприводных автомобилях дифференциалом обычно оборудованы два моста, а зачастую дифференциал можно обнаружить еще и между мостами (межосевой дифференциал). Таким образом, мы получаем схему трансмиссии, в которой присутствуют целых три дифференциала: два мостовых и один межосевой. Последний необходим для постоянного движения с полным приводом и передачей момента на все четыре колеса. Ведь в повороте колёса рулевого моста (обычно переднего) имеют совсем другие угловые скорости, нежели чем колёса заднего моста. Межосевой дифференциал призван передавать крутящий момент от коробки передач к обоим ведущим мостам с разным соотношением угловых скоростей. Такая схема с тремя дифференциалами является одной из самых распространённых схем для постоянного полного привода (Full time 4WD). Возвращаясь к вышеописанному проблемному свойству планетарного механизма, интересно рассмотреть ситуацию, когда полноприводный автомобиль с межосевым дифференциалом одним из четырёх колёс попал на тот же лёд (или в скользкую яму). Что тогда произойдёт? Дифференциал моста, колесо которого находится на льду, отдаст весь полученный крутящий момент на это колесо. Межосевой дифференциал, в свою очередь, тоже стремится передать крутящий момент туда, куда легче. Естественно, межосевому дифференциалу легче отдать момент на мост с прокручивающимся на льду колесом, нежели чем на мост, колёса которого имеют хорошее сцепление с дорогой и могут двигать автомобиль. В результате, весь крутящий момент от двигателя и коробки передач пойдёт на раскручивание единственного колеса, находящегося на льду. Остальные три колеса остановятся и не будут получать никакого крутящего момента от дифференциалов. Итог: из четырёх ведущих колёс осталось только одно, которое проскальзывает на льду — полноприводный автомобиль «застрял». Как же заставить дифференциалы передавать крутящий момент на колёса с более хорошим дорожным сцеплением? Для этого были разработаны различные способы частичной и полной, ручной и автоматической блокировки дифференциалов, которые будут рассмотрены ниже. Основной целью блокировки дифференциала является передача необходимого крутящего момента обоим его потребителям (полуосям или карданам). Существуют принципиально разные методы решения данной задачи.
Самоблокирующийся червячный дифференциал типа «Квайф»

4aa94d7f44.jpg

Автором этой конструкции является англичанин Rod Quaife. В данном случае, оси сателлитов параллельны полуосям. Сателлиты расположены в своеобразных карманах чашки дифференциала. При этом парные сателлиты имеют не прямозубое зацепление, а образуют между собой еще одну гипоидную пару, которая расклиниваясь, так же участвует в процессе блокировки.

Принцип работы:
2ee8ed406d.jpg

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

Кулачковый дифференциал

43759b8d3b.jpg
Кулачковый дифференциал является одним из дифференциалов повышенного трения. Такие дифференциалы при передаче крутящего момента к ведущим колесам автомобиля увеличивают его на отстающем колесе по сравнению с забегающем (буксующим).

Принцип работы кулачкового дифференциала иллюстрирует следующая схема:

db19a52a49.jpg

На ней изображены две зубчатые рейки 2 и 3 со скругленными кулачками, водило дифференциала 1, в отверстиях которого располагаются сухарики 5. Ведущим звеном является водило. Усилие от водила передается на сухарики 5. Сухарики, опираясь закругленными концами на кулачки реек 2 и 3, толкают рейки в направлении перемещения водила. При одинаковых скоростях реек 2 и 3 все элементы на схеме движутся с той же скоростью, а сухарики в отверстиях водила неподвижны. Рассмотрим случай, когда скорость одной рейки, например, нижней рейки 2, становиться выше. Тогда ее кулачек, на который опирается сухарик, «убегает» вперед. Верхняя рейка своим кулачком подталкивает сухарик вниз. Скорость верхней рейки будет меньше, чем скорость водила. Но для перемещения сухарика требуется преодолеть трение в парах «отверстие водила-сухарик» и «сухарик-кулачек верхней рейки». Поэтому усилие, передаваемое от водила на отстающую рейку будет выше, чем на перемещающуюся с большей скоростью.

1b2318c075.jpg

Для того, чтобы из рассматриваемой схемы получить реальную конструкцию, достаточно «свернуть» в кольцо обе рейки и водило. Цифрами на рисунке обозначены те же детали, что и на предыдущей схеме. Водило 1 соединено с корпусом дифференциала и ведомой шестерней главной передачи. Внутренняя звездочка 2 с кулачками через шлицевое соединение передает момент на левую полуось. Наружная звездочка 3 — на правый борт автомобиля. Представленная конструкция обеспечивает увеличение момента на отстающем колесе в 4-5 раз по сравнению с буксующим.
Шариковый дифференциал он же ДАК (Дифференциал автоматический красикова)

Принцип работы
• Механизм представляет собой симметричный, механический дифференциал с автоматической блокировкой.
• Дифференциал не содержит электронных, пневматических, гидравлических и других компонентов управления.
• Чисто механическая система деталей, не требует регулировки, настройки или наладки.
• Система смазки стандартная, как у классического дифференциала.
• Габариты и вес устройства аналогичен классическому дифференциалу.
• Количество основных деталей, 6 шт.
• Монтаж автоматического дифференциала на автомобиль не отличается от монтажа классического дифференциала.
• Автоматический дифференциал предназначен для работы в трансмиссиях любых колёсных транспортных средств, на различных дорогах и бездорожье, во всёх диапазонах скоростей и нагрузок.
d0afe77900.gif
1. Фланец шестерни главной передачи.
2. Корпус дифференциала.
3. Полуоси транспортного средства.
4. Полуосевые элементы.
5. Канал для прохождения шариков.
6. Тела качения – шарики.

«ДАК» — состоит из корпуса 2, с расположенными в центре двумя цилиндрическими полуосевыми элементами 4 торцами соприкасающимися друг с другом. На поверхностях полуосевых элементов выполнена винтовая резьба, на одном правого, на другом левого направления вращения. В корпусе 2 продольно оси его вращения выполнены два параллельных отверстия 5 близко расположенные друг к другу, равные диаметру применяемого шарика. Концы этих отверстий, соединены между собой, образуют замкнутый канал овальной формы, который заполняется шариками 6 одного диаметра. Замкнутая цепочка из шариков 6, если убрать полуосевые элементы 4, может перемещаться в овальном канале 5 совершенно свободно, без помех. Цепочка шариков в канале представляет собой как бы шестерню овальной формы, зубьями которой являются шарики. Одна длинная ветвь овального канала 5 расположена ближе к оси вращения полуосевых элементов 4 и вскрыта вдоль для погружения частей шариков в винтовые канавки резьбы полуосевых элементов. В каждый виток резьбы, заглублено по одному шарику цепочки, соединяя цепочкой шариков оба полуосевых элемента в единую кинематическую схему. Если мы станем поворачивать полуосевые элементы 4 в противоположные стороны, то цепочка шариков 6 придёт в движение, разрешая полуосевым элементам 4 легко и свободно поворачиваться. В этом случае «ДАК» работает как обычный дифференциал. Вращая корпус устройства 2, мы передаём мощность, через цепочку шариков 6 на винтовые канавки полуосевых элементов 4, а они, через полуоси 3, на колёса транспортного средства. При прямолинейном движении автомобиля полуосевые элементы неподвижны. Неподвижны и цепочки шариков их соединяющие. Оба ведущих колеса вращаются с одинаковой скоростью. В повороте наружное колесо увеличивает свои обороты относительно внутреннего колеса. Полуосевой элемент начинает вращаться, воздействуя на цепочки шариков своими винтовыми канавками. Цепочка шариков плавно сдвигается в овальном канале, позволяя другому полуосевому элементу, имеющему винтовые канавки противоположного направления вращения, вращаться в противоположную сторону, уменьшая обороты внутреннего колеса в той же пропорции, в которой увеличиваются обороты наружного. Таким образом, выполняется поворот автомобиля. В случае, когда одно из колёс попадает на скользкий участок, обычный, «классический» дифференциал позволяет колесу с наименьшей тягой увеличивать свои обороты, т.е. буксовать, юзить и т.д. С дифференциалом «ДАК» этого не происходит. Так как в этом случае полуосевой элемент буксующего колеса начинает вращаться. Его вращение, неизбежно вызывает вращение соединённого с ним цепочками шариков противоположного полуосевого элемента, который мгновенно довернёт другое колесо и вытолкнув машину, не даст ей буксовать. То есть проходимость, устойчивость и вездеходность автомобиля существенно увеличивается.



Комментарии
Комментарии отсутствуют
Добавление комментариев доступно только зарегистрированным пользователям
Хотите поделится знаниями?
Добавить свою статью