Открытый дифференциал: Свободный (открытый) дифференциал

Содержание

Свободный (открытый) дифференциал

Дифференциал — механизм, распределяющий крутящий момент между двумя ведущими колесами или между двумя ведущими мостами.

Трансмиссия

Заглянув в справочник, мы увидим определение: «дифференциал – это механизм трансмиссии, который, распределяя крутящий момент между двумя ведомыми валами (колесами или мостами) в заданном соотношении, обеспечивает им вращение с разными угловыми скоростями». Так звучит стандартное описание этого механизма, которое понятно разве что дипломированному специалисту в области машиностроения, хотя, будучи еще студентом, он и так уже понял как работает этот механизм. Наша цель — понять как это работает и зачем эта штука присутствует в нашем автомобиле, не имея особых познаний в машиностроении, а руководствуясь лишь логикой и общеизвестными фактами. Итак, еще раз.

Дифференциал — это безусловно механическое устройство. И это устройство не требуется ни мотоциклу, ни велосипеду. Логично, что необходимость усложнить конструкцию возникла из-за возрастания количества колёс. Хотя, есть же 3х колёсные мотоциклы и велосипеды, скажут некоторые из вас. Вы правы. Так вот, в этой технике, либо есть эта штука, называемая дифференциалом, либо в движение они приводятся только одним из 3х колёс.

Вот мы, не используя ни единого термина, и пришли к понимаю основы, для чего используют дифференциал. А именно, для того, чтобы приводить в движение транспортное средство как минимум с помощь двух колёс.

Итак, для чего понятно. А почему? Почему нельзя соединить 2 колеса жесткой осью и крутить их за эту ось? Формально можно. Но это тема другой статьи про дрифт. Для нормального движения, чтобы шины автомобиля катились по дороге, а не скользили в поворотах необходимо, чтобы ведущие колёса    вращались с разными скоростями. Да, знаю, звучит странно. Автомобиль то весь целиком едет вроде бы с одной скоростью, а  совершенно одинаковые колёса слева и справа крутятся с разными скоростями. Чтобы, опять же, не прибегать к сложным терминам, рассмотрим простенький пример. Ваня, Вася и Маша ехали на машине. Кончился бензин. Мужчины вышли из машины и стали её толкать. Ваня встал слева, Вася справа. Маша повернула руль до упора влево, чтобы развернуться, так как заправку только что проехали. Считаем шаги Вани и Васи. Развернулись. Ваня сделал 10 шагов, а Вася — 15. Значит и все колёса в поворотах проходят разный путь. Следовательно и вращаются с разной скоростью. Не будем сейчас углубляться в подробности, чтобы разобраться почему это происходит, так как это уже дело механики, наше дело проще. Главное, уже поняли почему колёса обычно не соединяют жесткой осью.

Хотя, конечно,  до 1897 дифференциалы на автомобили не ставили. Правда, при этом, если приводные колёса были соединены жесткой осью, автомобили очень неохотно поворачивали и их колёса очень быстро изнашивались. Известно, что конструкции разной степени сложности, выполняющие роль дифференциала существовали в мире еще до нашей эры, но общепризнанная сейчас механическая конструкция дифференциала появилась лишь в 1720 году, когда Джозеф Вильямсон использовал дифференциальный механизм в часах. Больше века потребовалось, чтобы ноу-хау дошло до автомобилей. В 1834 Ричард Робертс запатентовал дифференциал для дорожной техники.  В 1897 году дифференциал был установлен на паровой автомобиль Ширера и решил эти проблемы с износом колёс и трудностью поворота.

Несмотря на то, что постепенно дифференциалы завоевали своё место практически во всех четырёхколёсных транспортных средствах, благодаря решению тех, несомненно, серьёзных проблем, достаточно быстро выяснилось, что этот самый дифференциал принёс в автомобиль новые проблемы. Если одно из колёс теряет сцепление с дорогой — автомобиль теряет способность разгоняться. Происходит это из-за того, что устройство дифференциала приводит в движение колёса по принципу, какое легче крутить, то и крутится. И хорошо работает этот механизм только тогда, когда оба колеса надёжно держатся за дорогу — работают в паре. Как известно на деле, особенно в России, надёжность сцепления шин с дорогой находится под большим вопросом. Вода, грязь, снег, лёд… Всё это злейшие враги классического принципа приведения в движение автомобиля с помощью простого дифференциала.

Конечно, благодаря инженерам и изобретателям, эти проблемы в настоящее время решены с тем или иным успехом. Основной принцип решения этой проблемы лежит на поверхности и после прочтения этой статьи наверняка уже известен читателям. Когда автомобиль едет прямо — дифференциал не нужен, его работу можно заблокировать, превратив его в обычную зубчатую передачу. Как только водитель повернул руль — блокировку необходимо снять, чтобы машина повернула легко, а износ шин был минимальным. Но кажущаяся простота принципа, на самом деле очень обманчива. На сегодняшний день существуют десятки систем, с тем или иным успехом выполняющих эти не хитрые действия, особенно в системах полного привода, где по-хорошему этих дифференциалов требуется не один и даже не два, а целых три штуки.

Как работают разные типы дифференциалов

Что необходимо знать о дифференциалах и об их различиях в работе.

Прежде чем приступить к рассмотрению дифференциалов, их типов и нюансах работы, сначала мы с вами обратимся к теории. Для чего вообще нужен дифференциал на современных автомобилях и какой принцип его работы?

Дифференциал, как говорит теория, это механическое устройство с особым видом планетарной зубчатой передачи, разделяющий момент входного вала (в нашем случае карданного вала) между выходными валами (полуосями) автомобиля, передающий, момент силы с карданного вала на задние полуоси в заднеприводном варианте или непосредственно от двигателя сразу на полуоси в переднеприводном автомобиле так (дифференциал в FWD расположен в КПП), что угловые скорости вращения этих полуосей могут быть разными по отношению друг к другу и колеса автомобиля проходят разный путь (например в повороте). Опять же, все из теории, во время прохождения поворота колеса автомобиля проходят по различным траекториям, а именно, по внутренней и внешней, отсюда соответственно получается, что колесо вращающееся по внешнему радиусу проделывает (пробегает) больший путь чем то колесо, которое вращается по внутреннему радиусу, а значит, что и скорость такого вращения колес будет разная, т.е. скорость колеса вращающегося (пробегающего) по внутреннему радиусу должна быть меньше той скорости колеса, которое вращается по внешнему радиусу.

 

Смотрите также: Что нужно знать прежде чем ездить по бездорожью

 

В этом как-раз непосредственно и заключается главная задача дифференциала, т.е. правильно распределять скорости вращения валов на выходе и соответственно самих колес.

 

Предназначение дифференциала автомобилей:

— позволяет ведущим колёсам вращаться с разными угловыми скоростями;

— неразрывно передаёт крутящий момент от двигателя на ведущие колёса.

 

Основная проблема, появившаяся на заре автомобильной эры, была решена с помощью применения дифференциала, теперь повороты машине можно проходить более безопасно и без пробуксовки колес, а отсюда соответственно и без чрезмерной нагрузки на трансмиссию, на шины и на сами подшипники колес. Но зато появилось другое неудобство.

Простейший дифференциал имеет одну яркую «особенность», благодаря которой он категорически не подходит для сложных, экстремальных дорожных ситуаций.

 

Когда у ведущих колес 100% сцепление с дорогой, то все будет идти хорошо и дифференциал будет исполнять свою функцию просто идеально, но стоит одному из колес попасть в ситуацию когда оно (шина) потеряет сцепление с дорогой, или попадет на другой тип грунта или на лед, то начнет вращаться именно то колесо, которое потеряло сцепление, а противоположенное стоящее на более цепком грунте просто останется неподвижным.

 

Смотрите также: Избыточная поворачиваемость и недостаточная поворачиваемость

 

Не вдаваясь в сами нюансы работы механизма можно просто констатировать факт, что дифференциал не меняет свой крутящий момент, он просто перераспределяет мощность между колесами и такая мощность будет всегда больше на том именно колесе, которое вращается быстрее. При пробуксовке колеса сопротивление его и крутящего момента будет минимальным, а значит чрезвычайно малым будет и крутящий момент передающийся с самого двигателя непосредственно на колесо, а значит и на противоположенном колесе этот крутящий момент будет ему соответствовать, то есть он будет минимальным.

 

Особенно видны и очень заметны недостатки этого классического дифференциала на спортивных автомобилях с большой мощностью, а также и на полноприводных машинах, которые рассчитаны на езду по бездорожью.

 

В этой связи инженеры и автопроизводители большинства автокомпаний начали искать новое решение с этой проблемой. Появилось большое количество (различных видов устройств) дифференциалов. Основные виды таковых нам и хотелось бы освятить в данной статье. А также нам хотелось бы рассказать своим читателям и об основных преимуществах и конкретных недостатках тех или иных видов этих устройств, и еще, на каких современных автомобилях можно сегодня встретить тот или иной тип дифференциалов.

 

Свободный дифференциал (Open Differential).

Суть его работы.

Разделяет крутящий момент двигателя на две оси, каждая из которых способна вращаться с различной скоростью.

 

Недостатки.

При потери сцепления колеса с дорогой крутящий момент на противоположном колесе тоже снижается (падает). В худшем варианте, у застрявшего автомобиля одно колесо будет свободно вращается, в то время, как противоположенное с лучшим сцеплением не сможет просто передать поверхности (дороге) достаточно крутящего момента, чтобы сдвинуть автомобиль с места.

 

Современные системы управления тягой компенсируют это, путем применения тормозов к потерявшему сцепление колесу. Но данный подход к проблеме помогает лишь отчасти, более сложный дифференциал, как правило действует быстрее и он более эффективен, чем тот же стандартный тип такого механизма.

 

На каких автомобилях его можно обнаружить.

Устанавливается на большинство автомобилей у которых «отсутствуют претензии» на нехватку большой мощности (они достаточно мощные), или у которых «отсутствуют амбиции» к любому бездорожью (внедорожники), а также на семейные седаны, на кроссоверы, на мини-вэны, на малолитражные машины, и т.д.

 

Блокируемый дифференциал (Locking Differential).

Как он работает.

При заблокированном дифференциале колеса машины будут постоянно вращаться с равными скоростями. В песке, в грязи и на снегу заблокированный дифференциал гарантирует, что крутящий момент продолжит поступать на колеса с более высокой тягой.

 

Недостатки.

В незаблокированном виде данный механизм ведет себя точно также, как и свободный дифференциал. Блокировка дифференциала на поверхности с высоким уровнем сцепных свойств, как например, на том же сухом асфальте, затрудняет поворачиваемость автомобиля и может нанести серьезный вред автомобильной трансмиссии.

 

На каких автомобилях его можно обнаружить.

Jeep Wrangler,  Mercedes-Benz G-класса,  Ram 2500 Power Wagon; опционально его можно поставить на большинство полноразмерных джипов и пикапов.

 

Самоблокирующийся дифференциал (Limited-slip Differential). Дифференциал повышенного трения.

Как он работает.

Самоблокирующийся дифференциал совмещает в себе две концепции,- свободную и блокируемую системы дифференциалов. Он способен функционировать большую часть времени как обычный дифференциал, а в нужный момент автоматически блокироваться, т.е. в тот момент, когда происходит проскальзывание одного из колес. Блокировка достигается за счет вязкостной муфты, или фрикционной муфты, или за счет сложной системы гидророторного типа. В военных автомобилях ставятся зубчатые или кулачковые самоблокирующиеся дифференциалы.

 

Недостатки.

Чисто механические дифференциалы повышенного трения являются реактивными. То есть, они не блокируются пока не произошла пробуксовка колеса.

 

На каких автомобилях его можно обнаружить.

Nissan 370Z  со Sport пакетом (с вискомуфтой),  Mazda MX-5 Miata  (clutch-type),  Scion FR-S/Subaru BRZ  (helical gears).

 

Самоблокирующийся дифференциал с электронным управлением (Electronically Controlled Limited-slip Differential).

Как он работает.

Преимущества такого электронного управления в том, что повышается тяга в повороте и степень блокировки дифференциала можно настроить.

 

Например, если компьютер автомобиля определяет, что в повороте у него (автомобиля) избыточная поворачиваемость, то он может сильнее заблокировать дифференциал для того чтобы стабилизировать автомобиль.

 

Недостатки.

Как и в обычном дифференциале ограниченного скольжения его крутящий момент смещен в сторону и колеса более медленно вращающегося.

 

На каких автомобилях его можно обнаружить.

BMW M3  и  M4,  Cadillac ATS-V  и  CTS-V,  Chevrolet Corvette с пакетом Z51,  Ferrari 488GTB.

 

Активный дифференциал (Torque-vectoring Differential).

Как он работает.

Использует дополнительные редуктора, которые подключаются по команде электроники. Электроника собирает информацию со всех датчиков, а именно, о скорости автомобиля, о скорости вращения колес, о включенной передаче, об угле поворота рулевого колеса и о множестве других параметров.

 

Способен дозированно отправлять крутящий момент к каждому из ведущих колес.

 

С активным дифференциалом автомобиль может проходить повороты на больших скоростях.

 

Недостатки.

Системы активного дифференциала тяжелые, достаточно сложные и очень дорогие, они увеличивают расход топлива автомобиля.

 

На каких автомобилях его можно обнаружить.

Audi S4, S5 и S6; BMW X5 M и X6 M; Lexus RC F.

Что такое дифференциал и как он работает

В повороте все колеса автомобиля движутся по своей траектории. Причем задние крутятся медленнее передних, а внешние к повороту быстрее внутренних. Но как это возможно, если ведущие колеса связаны друг с другом?


Что же такое дифференциал? — Это часть трансмиссии, работа которого состоит в распределении крутящего момента строго поровну между ведущими колесами одного моста (при условии прямолинейного движения автомобиля, а также при одинаковом диаметре колес, сцеплении с дорогой и давлении в шинах), а межмостового дифференциала – в распределении крутящего момента между ведущими мостами, – поровну или в оптимальной пропорции (несимметричный дифференциал).



Свободный дифференциал (простого типа)

Внутреннее устройство дифференциалов бывает различным, а наибольшее распространение получил открытый или, по-другому, свободный дифференциал. Это чисто механическое устройство отличается простотой (обычно в нем всего четыре конических шестерни), компактностью и полностью соответствует своему названию: то есть делит крутящий момент в фиксированном соотношении (обычно 50:50) и никак не препятствует вращению выходных валов с разной скоростью. Но здесь-то и скрыта опасность: если одно из колес попадает на скользкую поверхность и забуксует, то без тяги останется и второе колесо, а сам автомобиль не сможет сдвинуться с места. Знакомая картина?

От этого недостатка избавлены блокируемые дифференциалы. В отличие от свободных, они уже с некоторым усилием стараются замедлить опережающий по скорости вал, увеличивая крутящий момент на отстающем. И хотя звучит это несколько сложно, на самом деле принцип работы подобных устройств прост: проворачиванию валов относительно друг друга препятствует возникающая между ними сила трения, и чем она больше, тем в большей степени крутящий момент смещается в сторону отстающего вала.

Дифференциал с жесткой блокировкой

Крайний случай – дифференциал с жесткой блокировкой, который по команде водителя может намертво соединить выходные валы друг с другом, полностью исключив проскальзывания отдельных колес на бездорожье. В «свободном» же состоянии, когда блокировка отключена, он ничем не отличается от открытого дифференциала, то есть обеспечивает такую же независимость вращения валов.

Подобные модели довольно широко распространены: возможность передать на один вал все 100% крутящего момента двигателя весьма востребована в среде внедорожников, где дифференциалы с жесткой блокировкой встречаются как в качестве межколесных, так и межосевых.

В то же время, далеко выйти за обозначенные границы этим дифференциалам не суждено, ведь на асфальте блокировку нужно каждый раз отключать, иначе трансмиссия будет испытывать чрезмерные нагрузки в поворотах. А значит, автомобиль остается безоружен против проскальзывания колес на неожиданно возникших скользких участках дороги.

Читайте также


Дифференциал с дисковой блокировкой

Разумеется, это не годится для мощных легковых машин, способных провернуть колеса даже на асфальте — для них существуют различные самоблокирующиеся дифференциалы.

Например, механизмы с дисковой блокировкой, часто применяемые в автоспорте и на форсированных версиях дорожных машин. Устроены они почти так же, как и свободные дифференциалы, но валы в них связаны друг с другом посредством подпружиненных фрикционов. То есть в случае пробуксовки дисковая блокировка может добавить на отстающий вал лишь столько ньютонометров, сколько фрикционы способны выдержать до начала проскальзывания. Как правило, это совсем немного – всего несколько десятков Нм, что позволит компенсировать лишь незначительное падение крутящего момента, например, при попадании колеса на пыльный или мокрый асфальт.

А что мешает увеличить силу трения фрикционов? Проблема в том, что, будучи постоянно поджатыми, эти фрикционы препятствуют свободному вращению колес в повороте, что ведет к ускоренному износу шин, самого дифференциала и неоднозначно сказывается на управляемости.


Дифференциал с вискомуфтой

Этих недостатков лишены дифференциалы, блокируемые вискомуфтой. В данном случае перераспределение крутящего момента возникает не в результате трения фрикционов, а за счет свойств особой жидкости на силиконовой основе, которая “умеет” затвердевать при нагреве. В неё помещается два набора пластин, каждый из которых связан со своим выходным валом дифференциала. И пока автомобиль движется без пробуксовок, а, соответственно, и разница в скорости вращения валов невелика, муфта себя никоим образом не проявляет, но, как только один вал начинает существенно обгонять другой, пластины взбивают жидкость, её давление и температура возрастают, вязкость повышается — и вискомуфта тормозит вал. При этом сопротивление может быть столь велико, что блокировка становится практически жесткой – на каждый вал может передаваться 100% крутящего момента!


Почему же тогда вискомуфту не часто встретишь на внедорожниках? Тому есть две причины: первая – это склонность к перегреву во время длительной пробуксовки, вторая – задержка срабатывания, ведь на нагрев жидкости нужно время. Последнее настораживает и производителей мощных легковых автомобилей: медлительность не идет на пользу управляемости. Но есть и те, кому все же удается достичь отличных ездовых характеристик: это и Subaru Impreza, и Nissan 370Z, Nissan Cefiro и полноприводный Lexus IS.

Винтовая блокировка

Куда более совершенными являются дифференциалы с винтовой блокировкой, в частности Torsen и Quaife. В отличие от всех предыдущих, созданных по принципу “открытый дифференциал с коническими шестернями + блокировка”, эти модели устроены совсем иначе. Особенность в хитрых червячных передачах: когда на одном из валов падает крутящий момент, шестерни начинает расклинивать и момент тут же перебрасывается на другую ось. То есть дифференциал даже не дожидается начала проскальзывания колеса – он реагирует на ухудшение сцепления с дорогой! При этом чем сильнее водитель жмет на газ, тем “жестче” связь между валами: в пределе на одну ось может приходится до 80% крутящего момента. Получается, что дифференциал “зажимается” тогда, когда надо – в момент разгона, а под сброс газа никак не мешает независимому вращению валов.


Степень блокировки дифференциала Torsen определяется углом нарезки зубцов на червячной передаче. Однако чем жестче блокировка, тем резче она срабатывает, а потому на практике Torsen обеспечивает только четырехкратную разницу в крутящем моменте между валами.

Столь логичное поведение и молниеносное быстродействие пригодились в совершенно различных областях: эти дифференциалы можно встретить и на скоростных автомобилях Audi с полным приводом Quattro, и на признанном внедорожнике Toyota Land Cruiser.

Недостаток же у подобных устройств один – беспомощность против диагонально вывешивания, ведь расклинивание шестерен возможно только при наличии хоть какой-то силы сопротивления на проскальзывающем колесе. В тех же условиях дифференциал с дисковой блокировкой будет хоть как-то будет пытаться помочь, а вискомуфта, “схватившись” после нескольких проворотов колеса, и вовсе передаст большую часть момента на противоположный вал.

Дисковое сцепление

Получается, что все дифференциалы – это некий компромисс между проходимостью и управляемостью? Да, но так продолжалось лишь до тех пор, пока электроника, наконец, не добралась и до этого узла автомобиля. Произошло это в середине 80-ых годов, когда Mercedes и Porsche почти одновременно оснастили свои модели дифференциалами с электронноуправляемыми многодисковыми сцеплениями. Конструктивно они напоминали механизмы с дисковой блокировкой, но фрикционы в них поджимались уже не пружиной, а гидроприводом, который по команде блока управления мог ослаблять или наоборот усиливать натяг.

В результате характеристики дифференциала стали определяться с точками программного кода, а конструкторы получили огромные возможности для настройки. Например, для лучшей маневренности можно ослаблять связь между валами на входе в поворот, а, затем, на выходе, наоборот зажимать сцепление для максимально эффективного разгона. Можно и полностью заблокировать дифференциал, и тогда автомобилю не страшно никакое диагональное вывешивание.


Казалось бы, у такого дифференциала нет слабых мест. Но, как и все остальные, он перераспределяет крутящий момент, выравнивая частоту вращения валов. А что если бы дифференциал наоборот заставлял бы один вал вращаться быстрее другого? Ведь тогда он мог бы добавить момент на внешнее к повороту колесо и тем самым помочь “заправить” автомобиль на дугу…

Активные дифференциалы

Так появилась идея активного дифференциала – самого совершенного на данный момент. Пионером в этой области является Mitsubishi, оснастившая им свой Lancer Evolution. Взяв за основу обычный открытый дифференциал, японцы дополнительно соединили выходные валы через две передачи — повышающую и понижающую, включением которых управляет электроника при помощи мокрых сцеплений. Таким образом, задействуя ту или иную передачу, компьютер может заставить один вал крутиться быстрее или медленнее другого! Усилие же, а точнее величина перебрасываемого крутящего момента, регулируется изменением степени

проскальзывания сцепления.


Активный дифференциал устанавливается на заднюю ось автомобиля, наделяя его невиданной устойчивостью в поворотах: там, где любой другой в ответ на прибавление газа уже давно бы “повис” в заносе, автомобиль с таким дифференциалом лишь активнее ввинчивается в вираж. Не страшно и бездорожье – если забуксовало одно колесо, то второе будет стремиться вращаться еще быстрее.

По материалам: autotechnic.su

Автор: Евгений Вдовин

Дата публикации: 28.02.2021 09:38

Словарь внедорожных терминов | Major

Выберите термин для просмотра его определения в нижней части страницы

Угол въезда

Угол въезда – это максимальная крутизна подъема, которую автомобиль может преодолеть, не касаясь грунта передними элементами шасси. Большой угол въезда указывает на способность автомобиля передвигаться по сильно пересеченной местности, переезжать через бревна и взбираться на валуны. Чем короче передний свес автомобиля, тем больше угол въезда и тем серьезнее внедорожные возможности автомобиля.

Ход подвески

Ходом подвески называют вертикальное перемещение колеса от точки полного сжатия до точки полного отбоя. Подвижность – залог хорошей артикуляции мостов. Чем больше ход подвески, тем больше вероятность того, что колесо не оторвется от земли. А надежное сцепление колес с грунтом позволяет преодолевать очень многие препятствия.

Артикуляция (скрещивание) мостов

Под артикуляцией моста подразумевается его способность поворачиваться относительно продольной оси шасси. Артикуляция указывает на способность подвески не допускать отрыва колес от грунта (а значит, и способность сохранять сцепление колес с грунтом) при движении по сильно пересеченной местности.

Дифференциал моста

Дифференциал моста представляет собой зубчатую передачу, расположенную в картере в центральной части моста. Дифференциал позволяет колесам одного моста вращаться с разной угловой скоростью (например, при прохождении поворотов).

Мост

Жесткий металлический узел, соединяющий левое и правое колеса. Мост крепится к раме автомобиля посредством элементов подвески.

Противобуксовочная система

Служит для перераспределения крутящего момента между колесами одного моста при пробуксовке одного из колес.

Угол рампы (переката)

Угол рампы – это максимальный угол эстакады, которую автомобиль способен преодолеть, не касаясь днищем ее верхнего перелома.

Межосевой дифференциал (зубчатый)

Зубчатая передача, расположенная в картере раздаточной коробки автомобиля с системой постоянного полного привода. Применяется для распределения развиваемого двигателем крутящего момента между передним и задним карданными валами. Позволяет передним и задним колесам вращаться с разной угловой скоростью, когда автомобиль выполняет поворот.

Фрикционные диски

В картере раздаточной коробки большинства автомобилей с системой полного привода «при необходимости» (on-demand) или с автоматической системой полного привода имеется два комплекта чередующихся стальных фрикционных дисков. Один комплект дисков имеет шлицевое соединение c задним карданным валом, а второй комплект – с барабаном муфты, крепящейся к переднему карданному валу. Корпус муфты обычно заполнен вязкой силиконовой жидкостью, которая прилипает к дискам и таким образом позволяет передать крутящий момент карданному валу. Кроме того, управление фрикционными дисками может быть электронным.

Винтовые пружины

Представляют собой спиралевидные детали из упругого металла, способные выдерживать сжатие и растяжение вдоль продольной оси без пластической деформации. Винтовые пружины поддерживают вес автомобиля и позволяют колесам повторять неровности дороги.

Бесступенчатая трансмиссия (вариатор)

Отличительной чертой бесступенчатой трансмиссии является передача развиваемого двигателем крутящего момента посредством двух конических шкивов, соединенных приводным ремнем.

Передаточное число «ползучей» передачи

Играет важную роль, когда речь идет о серьезных испытаниях автомобиля в условиях бездорожья, предусматривающих преодоление крутых спусков и подъемов. Позволяет автомобилям Jeep «ползти» на очень низкой скорости (без нажатия водителем педали акселератора). Передаточное число «ползучей» передачи рассчитывается по следующей формуле: передаточное число первой передачи ? передаточное число понижающего ряда раздаточной коробки ? передаточное число главной передачи моста. Чем выше передаточное число «ползучей» передачи, тем выше способности автомобиля по преодолению бездорожья.

Срыв колеса

Вибрация или проскальзывание шины по дорожному покрытию. Обычно является результатом езды по твердому и сухому покрытию в режиме подключаемого полного привода или постоянного полного привода с заблокированным межосевым дифференциалом.

Угол съезда

Угол съезда – это максимальный угол спуска, позволяющий автомобилю съехать с уклона на горизонтальную поверхность, не касаясь грунта задними элементами шасси.

Дифференциал

Зубчатая передача, которая служит для передачи крутящего момента ведущим колесам одного моста. При прохождении автомобилем поворота дифференциал позволяет колесам вращаться с разной угловой скоростью. Полноприводные автомобили имеют дифференциал в обоих мостах – переднем и заднем.

Карданный вал

Карданный вал соединяет вторичный вал коробки передач с валом ведущей шестерни дифференциала заднего моста. Автомобили с системой полного привода имеют дополнительный карданный вал между раздаточной коробкой и дифференциалом переднего моста.

Дифференциал с электронным управлением

Служит для плавного перераспределения крутящего момента между передними и задними колесами. Электронная система управления делает это в автоматическом режиме, без участия водителя.

Неподвижная вилка карданного вала

Сглаживает действующую на раздаточную коробку повышенную нагрузку и обеспечивает плавную и надежную работу карданной передачи.

Система полного привода

Система привода, в которой раздаточная коробка используется для распределения развиваемого двигателем крутящего момента между передними и задними колесами. Таким образом, все четыре колеса автомобиля являются ведущими. В системах постоянного полного привода применяется межосевой дифференциал. Он позволяет передним и задним колесам вращаться с разной угловой скоростью, что требуется при эксплуатации автомобиля в обычных условиях по сухому и твердому покрытию. Система подключаемого полного привода не имеет межосевого дифференциала. Вот почему в обычных дорожных условиях оборудованной такой системой автомобиль можно эксплуатировать только в режиме привода на два колеса. Что касается режима привода на все четыре колеса, то при данной системе привода его можно использовать только на пересеченной местности или мокрых и скользких покрытиях.

Отключение переднего моста

Некоторые автомобили с системой полного привода имеют механическое или вакуумное устройство, позволяющее отключать и подключать привод переднего моста. При переключении из режима полного в режим заднего привода данное устройство отсоединяет передний карданный вал от переднего моста, чтобы колеса зря не вращали вал. Это позволяет снизить износ привода переднего моста, уменьшить уровень шума и повысить топливную экономичность автомобиля.

Героторная муфта

Компонент системы полного привода, отслеживающий проскальзывание задних колес и включающий в себя героторный насос, поршень и комплект фрикционных дисков. При возникновении разницы между угловой скоростью вращения передних и задних колес (например, в случае их пробуксовки) расположенный в раздаточной коробке героторный насос незамедлительно начинает подачу рабочей жидкости под давлением к многодисковой фрикционной муфте. Это приводит к блокировке муфты и перераспределению крутящего момента на колеса, которые имеют лучшее сцепление с дорожным покрытием. Преимущество героторной муфты перед другими видами межосевого дифференциала заключается в меньших габаритах, меньшей массе и улучшенном быстродействии.

Дорожный просвет

Дорожный просвет – это расстояние от ровной поверхности, на которой стоит автомобиль, до его нижней точки. Улучшенные характеристики автомобиля, среди которых угол въезда, угол съезда и угол рампы, позволят вам передвигаться по сильно пересеченной местности, переезжать бревна и взбираться на валуны без риска повредить шасси.

Режим High-Range

Режим системы полного привода, использующий повышающую ступень в раздаточной коробке. Данный режим применяется для эксплуатации автомобиля по дорогам и легкому бездорожью.

Система помощи при спуске

Использует антиблокировочную систему для управляемого движения под уклон. Данная система позволяет водителю преодолевать на автомобиле спуски по пересеченной местности, не пользуясь педалью тормоза. Если во время движения автомобиля под уклон его скорость начинает произвольно увеличиваться, система помощи при спуске автоматически задействует тормозные механизмы колес, приводя скорость автомобиля в соответствие с заданной величиной.

Сжатие/отбой

Сжатие и отбой – это два режима работы подвески. При полном сжатии подвески колесо находится в верхней точке своего хода. Противоположностью сжатия является отбой, при котором колесо движется вниз.

Дифференциал повышенного трения

Выполняет те же самые функции, что и обычный колесный дифференциал, но имеет перед ним одно преимущество: при пробуксовке одного из ведущих колес дифференциал повышенного трения автоматически перераспределяет крутящий момент на другое колесо данного моста, что способствует улучшению сцепления колес с дорожным покрытием.

Блокируемый дифференциал

Обеспечивает еще более надежное сцепление колес с дорожным покрытием, чем дифференциал повышенного трения. Это достигается жесткой блокировкой полуосей друг относительно друга. Включением блокировки управляет водитель. Поскольку в состоянии блокировки дифференциал не допускает разницы угловых скоростей вращения колес, блокировку нельзя использовать при эксплуатации автомобиля на твердых и сухих покрытиях.

Режим «ползучей» скорости

Данный режим обеспечивает наименьшую скорость движения автомобиля при наибольшем тяговом усилии. Передаточное число «ползучей» передачи рассчитывается по следующей формуле: передаточное число первой передачи ? передаточное число понижающего ряда раздаточной коробки ? передаточное число главной передачи моста.

Режим Low-Range

Режим системы полного привода, использующий понижающую ступень раздаточной коробки. Данный режим применяется для эксплуатации автомобиля по сильно пересеченной местности.

Маневренность

Точная работа рулевого управления и оптимальная колесная база автомобилей Jeep® позволяет успешно маневрировать в стесненных условиях и благополучно выходить из опасных ситуаций. Такой маневренности могут позавидовать даже газели.

Режим Neutral раздаточной коробки

Если установить селектор раздаточной коробки в положение Neutral, произойдет отсоединение переднего и заднего мостов от коробки передач, что позволит колесам свободно вращаться. Режим Neutral применяется при буксировке автомобиля Jeep тягачом, а также при переключении в режим 4-Low.

Межосевой дифференциал открытого типа

Межосевой дифференциал открытого типа, входящий в состав некоторых систем постоянного полного привода, расположен в картере раздаточной коробки. Он работает так же, как и колесный дифференциал открытого типа, но имеет меньшие габариты. Данный дифференциал основан на принципе планетарной передачи, в которой сателлиты вращаются вокруг солнечной шестерни внутри эпицикла.

Потери на трение

Сопротивление скольжению или качению, вызванное трением.

Колесный дифференциал с прогрессивной характеристикой

Имеющие прогрессивную характеристику дифференциалы переднего и заднего мостов перераспределяют крутящий момент тем колесам, которые имеют лучшее сцепление с дорожным покрытием. Данный дифференциал имеет механическую конструкцию (с героторным насосом), и перераспределение крутящего момента зависит от разницы между угловыми скоростями вращения колес. Благодаря этому дифференциал с прогрессивной характеристикой способен передать намного больше крутящего момента колесу, которое в этом нуждается, чем обычный дифференциал повышенного трения.

Дорожный просвет под днищем

Расстояние от земли до нижней точки между передним и задним мостами.

Переключение «на лету» (Shift-on-the-Fly)

Возможность осуществлять переключение из режима привода на два колеса в режим привода на все четыре колеса на ходу без остановки автомобиля.

Защита поддона картера

Служит для защиты поддона картера и элементов шасси при движении по пересеченной местности.

Неразрезной мост/винтовые пружины

Идеальное сочетание для внедорожника. В отличие от независимой подвески

Какие бывают дифференциалы — Авто-потроха: что у машинок внутри?

Узнать…

Простейшим типом дифференциала является т.н. «открытый» дифференциал. Его задачей является распределение момента между механически связанными колесами так, чтобы каждое колесо вращалось с максимально возможной скоростью. При этом, если одно из колёс теряет опору на твердую поверхность (например, проваливается в снег или яму), то весь момент передается именно на него и оно вращается впустую, а второе, стоящее на твердой опоре, остается неподвижным и не способно сдвинуть автомобиль с места.

Почему так происходит?

Планетарный механизм дифференциала (в данном случае — симметричного, т.е. рассчитанного на передачу равного момента на оба колеса) вращает шестерни полуосей через сателлиты. Сателлит передает равный крутящий момент одновременно на обе полуоси, так как является рычагом с равными плечами относительно собственной оси вращения, через которую сателлит и получает тяговое усилие от чашки дифференциала.

1 — шестерни полуосей; 2,3 — ведомая и ведущая шестерня главной передачи; 4 — сателлиты; 5 — корпус.

При прямолинейном движении с хорошим дорожным сцеплением обоих колес, сателлиты не вращаются вокруг своей оси и передают максимальный крутящий момент с чашки дифференциала на полуоси. Чашка дифференциала, планетарный механизм и полуоси вращаются с равной угловой скоростью как единое целое.

При повороте автомобиля, сателлиты начинают поворачиваться вокруг своей оси, приводя в действие планетарный механизм и обеспечивая разницу в угловых скоростях полуосей, однако продолжают передавать оптимальный крутящий момент на обе полуоси, так как дорожное сцепление обоих колёс остается высоким.

Как только одно из колес начинает терять сцепление с дорогой, усилие, необходимое для его вращения, сразу снижается, и крутящий момент на его полуоси падает. Так как сателлиты могут свободно вращаться вокруг своей оси, уравнивая тем самым крутящий момент на обеих полуосевых шестернях, крутящий момент упадет и на полуоси колеса с хорошим дорожным сцеплением, а так же и на чашке дифференциала, и на всей трансмиссии в целом. В этой ситуации упавшего крутящего момента уже недостаточно для вращения колеса с хорошим дорожным сцеплением, зато вполне достаточно для вращения «свободного» колеса, которое и продолжает вращаться (буксует) благодаря осевому вращению сателлитов. При этом планетарный механизм выполняет роль редуктора, увеличивающего угловую скорость вращения буксующего колеса. В результате, колесо с хорошим дорожным сцеплением останавливается (как и авто в целом), а буксующее колесо вращается с удвоенной угловой скоростью относительно угловой скорости чашки дифференциала. При этом суммарное усилие (крутящий момент) падает на всей трансмиссии, и двигатель работает практически без нагрузки.

Помимо проблем с проходимостью, «открытый» межколёсный дифференциал несет в себе существенные риски управляемости под тягой, т.к. по мере появления под тем или иным ведущим колесом участков с низким коэффициентом сцепления (лед, грязь, вода, песок) вся тяга будет немедленно перебрасываться именно на это колесо, и машину будет резко (часто непредсказуемо) бросать в сторону. К слову — именно на устранение этого отвратительного и опасного явления направлен постоянный полный привод (full-time 4WD) на обычных дорожных машинах.

[свернуть]

какие они бывают, чем хороши и чем чреваты — Журнал «4х4 Club»

Улучшить проходимость своего автомобиля желают практически все автовладельцы. И многим даже не надо преодолевать лесовозные колеи, карабкаться по отвесным скалам и тому подобное. Хотя бы просто сделать так, чтобы не было этого позорного застревания на ровном месте. Если внедорожник оснащен противобуксовочной системой, часть проблем снимается. Тут-то всплывает загадочное слово «блокировка»…

На заре автомобилестроения инженеры поняли, что сплошная ось для пары колес вредна. Автомобиль по прямой ездит не то чтобы редко, а прямо-таки никогда. Поэтому каждая покрышка проходит свой путь. Быстрый износ шин и нежелание автомобиля поворачивать заставили искать решение. Придумали. Ось разделили надвое, на полуоси, а между ними поставили дифференциал. Теперь на прямой колеса стали крутиться одинаково, а в поворотах – с разной скоростью. Но покрытие не всегда равномерное. Скажем, под одним колесом камень, а под другим рыхлый песок. Соответственно, одному колесу крутиться легче. Вот его-то дифференциал и крутит. А то,  которому труднее, не хочет. Появился эффект буксования одним колесом. И даже привод на все четыре колеса проблему не исключил – буксуют по одному колесу спереди и сзади. Теперь встала задача пробуксовку исключить. Для этого и придумали блокировки.



Полная принудительная блокировка
Обычный открытый дифференциал дополнен механизмом, жестко фиксирующим сателлиты. В результате полуоси не могут крутиться с разной скоростью, и усилие от двигателя распределяется поровну между колесами. Наиболее универсальны, но требуют внимания. Использовать осторожно: перед установкой выяснить, выдержит ли трансмиссия такую переделку.



ЧТОБЫ КОЛЕСА НЕ СКОЛЬЗИЛИ
Если рассматривать полноприводной автомобиль, то ему надо три дифференциала: один распределяет крутящий момент между осями (межосевой) и два – между колесами на одной оси (межколесный). А у настоящего внедорожника, с колесной формулой 4х4, все они должны быть блокируемыми.

Большинство современных внедорожников оснащается противобуксовочными системами, которые уменьшают эффект пробуксовки одного из колес. Действуют они по тому же принципу, что и ABS, только наоборот. На каждом из колес установлен датчик, показывающий скорость его вращения. Компьютер считывает показания этих датчиков, и если одно из колес начинает вращаться слишком быстро – то есть наступает пробуксовка, дает команду тормозной системе притормозить это колесо. Некоторые системы еще при этом уменьшают подачу смеси в цилиндры двигателя – придушивают мотор. В большинстве случаев работы этих противобуксовочных систем вполне достаточно, чтобы исключить сильное проскальзывание колес. Иногда они работают настолько эффективно, что диву даешься. Конечно, при частой внедорожной эксплуатации такие системы заметно повышают износ тормозных колодок и дисков, но это, как вы поймете из статьи, вовсе не самое большое из зол. Если же автомобиль не оснащен противобуксовочной системой или ее действия владельцу кажутся недостаточными, можно дополнительно оснастить машину блокировками дифференциалов и добиться гораздо большего эффекта.



Gov-Lok
Очень жестко работающая блокировка. Включается автоматически на ходу на скоростях до 40 км/ч. Требует очень прочных деталей трансмиссии и дифференциала. Штатно ставится на большие автомобили GM. При установке на другие автомобили требует значительных переделок.



БОЛЬШАЯ РАЗНИЦА
Но блокировка блокировке рознь. Одни полностью выключают дифференциал, другие – только частично. Соответственно, в первом случае, если хотя бы одно колесо находится на твердом грунте, машина будет двигаться. Во втором это будет происходить, пока разница в сцеплении колес с поверхностью не превысит какого-то предела. Следовательно, блокировки можно разделить на полные и частичные. Причем полные блокировки могут включаться как вручную, так и автоматически, а вот частичные работают только самостоятельно. Большинство можно установить вместо обычного дифференциала или заменить один тип блокировки другим. А поскольку у каждого типа есть свои преимущества и недостатки, то в подобной переделке есть смысл.



Виско-муфта
Автоматическая блокировка с мягким постепенным включением. Обеспечивает довольно низкий коэффициент блокировки: не более 30%. Подходит только для нивелирования небольшой разницы в сцеплении. Часто сильно «задумчива». На бездорожье практически бесполезна. Не обслуживается, при разгерметизации корпуса выходит из строя и требует замены.



ЗАМКНУТЬ ПО ПОЛНОЙ
Полная блокировка не допускает разницы в скорости вращения полуосей и, соответственно, колес. На бездорожье, там, где может возникнуть пробуксовка, это полезно: вероятность, что автомобиль перестанет двигаться, потеряв сцепление с поверхностью, уменьшается. А вот на твердых покрытиях полная блокировка полуосей приведет к повышенному износу не только покрышек, но и (на больших скоростях) элементов трансмиссии. А самое главное, машина с заблокированным дифференциалом не хочет поворачивать. Поэтому «замок» должен срабатывать только при необходимости. Добиться этого можно, например, установив ручной привод на включение-выключение. Такая блокировка называется принудительной, управляется водителем с помощью рычага или кнопки и требует постоянного контроля за своим состоянием. Периодически владельцы авто с таким типом блокировки забывают вовремя ее отключать, что порой приводит к серьезным последствиям. Кроме того, следует иметь в виду, что нагрузки на полностью заблокированную трансмиссию возрастают очень сильно. Ведь при спокойном движении усилие от двигателя распределяется примерно поровну на два или даже четыре колеса. А если только одно колесо имеет сцепление с поверхностью? Тогда нагрузка на одну полуось возрастает аж в четыре раза. К такому напряжению деталь может быть не готова. Например, на «Ниву» можно поставить полный комплект таких блокировок. Они есть. Но при первом же серьезном испытании, когда вся нагрузка придется на одну полуось, она может попросту не выдержать. Не рассчитана она на это. И увлекательное приключение превратится в путешествие на эвакуаторе. Можно, конечно, заменить полуоси на усиленные, но тогда могут не выдержать детали привода. И так далее. Простое улучшение превратится в полную переделку авто. Поэтому, прежде чем ставить полные блокировки, прикиньте, стоит ли овчинка выделки.



Героторная дисковая блокировка
При возникновении разницы между скоростями вращения одной из полуосей с корпусом дифференциала насос автоматически увеличивает давление жидкости внутри системы. Фрикционные диски сближаются и подтормаживают быстро крутящуюся полуось. Работает мягко, усилие нарастает постепенно. Пока диски не изношены, коэффициент блокировки доходит почти до 100%.





Дисковая блокировка
Чаще всего применяется вариант с подпружиненными дисками. Это дает постоянную небольшую замкнутость дифференциала, не сильно отражающуюся на управляемости, но позволяющую без задержки среагировать на пробуксовку. Коэффициент блокирования доходит до 50%, что делает эту модификацию привлекательной на бездорожье. При этом работает мягко и самостоятельно. Требует специального масла с LSD-присадками.



Но несомненный плюс полной блокировки – абсолютная уверенность на бездорожье. С ней машина прет как танк. Особенно если блокировок полный комплект. И если, повторюсь, выдержат полуоси.

СДЕЛАТЬ НАПОЛОВИНУ

Другой тип блокировок лишь частично исключает пробуксовку колес. Такими системами оборудуют многие «полноприводные» легковушки, кроссоверы и даже некоторые полноценные внедорожники. И в большинстве случаев этого хватает, ведь далеко не всем требуется экстрим. Частичные блокировки работают самостоятельно, не требуя участия человека, и этим удобны. И плюс к этому включаются они постепенно, в зависимости от разницы в скоростях вращения наращивая усилие и подтормаживая слишком быстро крутящуюся ось или вал. Соответственно, они дают меньшую по сравнению с полной блокировкой нагрузку на трансмиссию и обеспечивают ей больший ресурс.



Кулачковая блокировка
Эти варианты – наиболее внедорожные. Они почти всегда замкнуты, обеспечивая постоянную полную блокировку. И лишь в поворотах на небольшой скорости зубцы могут прощелкнуться относительно друг друга, разрешая одному из колес «забегать» вперед. Требуют прочной трансмиссии. Изначально предназначались для тракторов. Рекомендуются спортсменам – профессионалам.



Делятся частичные блокировки на два больших типа. Первый использует фрикционные диски, второй – косозубые шестерни. В первом случае устройство в зависимости от разницы в скорости вращения полуосей  увеличивает трение между фрикционными дисками. Усилие распределяется на обе оси, скорость  вращения колес выравнивается. Самый известный пример такой блокировки – виско-муфта, которая применяется вместо обычного дифференциала. Больших нагрузок она выдержать не способна. Поэтому виско-муфта подойдет разве что для городских автомобилей.

Более внедорожными можно считать те устройства, где торможение происходит напрямую дисками. Добиваются этого по-разному, но принцип един: при проскальзывании возрастает давление на диски, которые, в свою очередь, прижимаются к шестерне полуоси и корпусу дифференциала. Опять-таки повышенное трение и выравнивание усилий на колесах. Но когда диски уже не справляются с нагрузкой, пробуксовка все равно происходит. Вообще при общении с частичными блокировками надо избегать большой разницы во вращении колес. Иначе детали блокировки быстро изнашиваются, а ремонт их недешев.



Червячная (косозубая) блокировка
Быстро, но мягко срабатывающая блокировка. Более надежна по сравнению с дисковыми «коллегами». Лишена «задумчивости», имеет широкий диапазон блокирования, определяемый наклоном зубьев. Меньше, чем дисковые собратья, боится длительной пробуксовки, но злоупотреблять все равно не стоит. При обслуживании лучше применять масло для гипоидных передач. Подходит для умеренного бездорожья.



Те частичные блокировки, что используют косозубые шестерни (червячные), более надежны по сравнению с дисковыми. Здесь расчет идет на то, что при возрастании усилия в косозубой передаче шестерни стремятся сдвинуться вдоль своей оси. И как только у нас усилие на полуосях начинает разниться, в системе возникает напряжение, и косые зубья толкают шестерни к корпусу. Там они тормозятся, причем тем сильнее, чем больше разница в скорости вращения валов. Здесь степень блокировки зависит от угла наклона косых зубьев шестерен. Но пробуксовки все равно возможны. Для червячных блокировок (наиболее известны среди них Torsen («Торсен») и Quaife («Квайф»)) длительное проскальзывание шестерен по корпусу с большой скоростью на пользу не идет, поэтому пробуксовки надо сводить к минимуму. Большая степень блокировки, относительная дешевизна в ремонте, простота установки, надежность и «самостоятельность» делают именно такой тип наиболее привлекательным для владельцев внедорожников.



Сломанные зубья шестерен дифференциала – результат чрезмерной нагрузки. Такое, а также сломанные полуоси и срезанные шлицы кардана бывает, когда трансмиссия не соответствует типу выбранной блокировки.




ТРАКТОРНЫЙ ВАРИАНТ

Все описанные типы блокировок рассчитаны на применение как на бездорожье, так и на дорогах. Но есть еще один вариант, которому твердое покрытие противопоказано. Это зубчатые, или кулачковые, блокировки типа Detroit Locker («Детройт локер»). Нормальное их состояние – замкнутое. Размыкаются они только при поворотах на твердой поверхности. Являются наиболее внедорожными и изначально разрабатывались для сельскохозяйственной и военной техники, которая практически не выезжает на дороги с покрытием. Они очень надежны и поэтому популярны в среде спортсменов за рубежом. Требуют мощной трансмиссии, поскольку напряжение на ее детали бывает очень большим. На переднюю ось гражданских машин ставить не рекомендуется, либо хотя бы следует отключать ее при движении по дорогам. Потому что при попадании на скользкие участки возможна полная блокировка передней оси, что в повороте чревато сносом и аварийной ситуацией с полной потерей управляемости.  Применение на задней оси также требует особого внимания – на скользких поверхностях задняя ось будет стремиться к соскальзыванию в занос. Это приятно любителям по-раллийному «мести хвостом» в поворотах, а для среднего водителя чревато полетом в кювет или (не дай Бог) во встречный автомобиль…



Простейшая полная блокировка
Некоторые умельцы пытаются заблокировать дифференциал… сварив между собой или корпусом его шестерни. Фото, кстати, с сайта американских блогеров. В результате люди получают телегу, лишенную управляемости, склонную к частым поломкам трансмиссии и попросту опасную для жизни на более-менее твердых грунтах. А в болоте такое чудо будет попросту закапываться равномерно всеми колесами.





Итак, что же делать, если хочется избавиться от пробуксовки? По степени блокирования устройства можно распределить так. Наименее «прочная», подходящая только для городских условий, – виско-муфта. Следом идут дисковые муфты различного типа. На них можно обратить внимание тем, кто выезжает за город, причем не всегда по дорогам. Для полноценного бездорожья можно порекомендовать червячные механизмы: Torsen и Quaife. Они обеспечивают довольно большую, хотя и не стопроцентную степень блокирования, но при этом дешевле полных блокировок и не требуют особого внимания.

Для экстремального бездорожья можно рекомендовать принудительные полные блокировки с любым типом привода.

Что же касается экзотических типов,  то их применение очень специфично. Они потребуют серьезного усиления  и переделки трансмиссии и вряд ли пригодятся рядовому пользователю. Если только вы не занимаетесь внедорожным спортом. Но это уже другая тема!

Моделирование 4WD транспортного средства оснащенного дифференциалом Torsen в ведущей оси

АННОТАЦИЯ

Статья посвящена теме имитационной модели TC 4WD, оснащенного Torsen и открытыми дифференциалами в ведущих осях. Для создания полной модели транспортного средства программным обеспечением Matlab Simulink построены подмодели двигателя, кузова, шин, дифференциала и других компонентов системы трансмиссии. Автором были представлены и проанализированы некоторые результаты моделирования характеристик ТС с использованием открытого и Torsen дифференциала, когда ТС ускоряется с места на дороге с разделенным коэффициентом трения между левым и правым колесами.

ABSTRACT

This paper presents a simulation model of 4WD vehicle equipped with Torsen and open differentials in driving axles. In order to build the full model of vehicle, the sub-models of engine, vehicle body, tires, differential and other components of powertrain system was built with the help of Matlab Simulink software. Some simulation results of the performance of 4WD vehicle using open and Torsen differentials when vehicle accelerates from rest on the road with split friction coefficient between left and right wheels were presented and analyzed.

 

Ключевые слова: моделирование, система трансмиссии, дифференциал Torsen, динамика, транспортное средство.

Keywords: simulation, transmission system, torsen differential, dynamic, vehicle.

 

1. Введение

Двумя основными функциями любого дифференциала являются: передача крутящего момента двигателя на два выходных вала и обеспечение разности скорости вращения между этими двумя выходами. В транспортном средстве это механическое устройство особенно полезно в свою очередь, когда внешние колеса должны вращаться быстрее внутренних колес, чтобы обеспечить хорошую управляемость. Дифференциал играет важную роль в общей эффективность системы трансмиссии и сильно оказывает влияние на динамические характеристики, расход топлива и устойчивость автомобиля [9,6,4,10].

Основной недостаток обычного дифференциала (открытый дифференциал) заключается в том, что общая величина имеющегося крутящего момента всегда распределяется между двумя выходными валами с одинаковым постоянным отношением. В частности, это является источником проблемы, при которой ведущие колеса имеют различные условия сцепления. Если крутящий момент двигателя превышает максимальный передаваемый крутящий момент, ограниченный дорожным трением на одном ведущем колесе, это колесо начинает буксоваться. Хотя они не достигают своего предела трения, другие ведущие колеса не способны передавать больший крутящий момент, поскольку входной крутящий момент часто равномерно распределяется между двумя выходными валами.

Дифференциал Torsen позволяет значительно снизить этот нежелательный побочный эффект. Этот вид дифференциала с ограниченным проскальзыванием обеспечивает переменное распределение крутящего момента двигателя в зависимости от доступного трения каждого рабочего колеса. Например, для автомобиля с асимметричным дорожным трением между левым и правым колесами правые колеса находятся на скользкой поверхности (снег, грязь …). Нерегулярные левые колеса имеют хорошие условия сцепления, можно передать дополнительный крутящий момент на левую полосу. Это позволяет автомобилю двигаться вперед, что вряд ли возможно при открытом дифференциале [9,1].

В этой статье авторы представляют модель и результаты моделирования полноприводных автомобилей 4WD, оснащенных дифференциалом Тorsen на ведущем мосту при движении по дороге с различным коэффициентом сцепления между левым и правым колесами. Результаты моделирования также анализируются и сравниваются со случаем транспортных средств с открытым дифференциалом.

2. Модель автомобиля

При построении модели сложных систем с помощью программного обеспечения Matlab-Simulink, обычно делятся на подсистемы. Авторы разделили модель автомобиля 4WD (рис.1) на следующие подсистемы: двигатель, гидротрансформатор, коробка передач, дифференциал раздаточная коробка, карданный вал, межколесные дифференциалы, шины на передней и задней осях и кузов автомобиля [3].

 



 1-  Полуось;

 2-  Гидротрансформато;

 3-  Раздаточная коробка;

 4,7 — Межколесный дифференциал;

 5,6 — Карданный вал;

 8 — ДВС; 9 — кузов автомобиля.

Рисунок 1. Схема автомобиля 4WD

 

2.1. Модели подсистем

а. Модель дифференциала Torsen

Самоблокирующийся дифференциал Torsen, был разработан в 1958 году Вернером Глизманом (Gleason). Дифференциал является разновидностью винтового дифференциала и предназначен для обеспечения тягой колёс ведущих мостов, в которых происходит проскальзывание одного из колес с опорной поверхностью. Он может устанавливаться в качестве как межколесного, так и межосевого дифференциала. Состоит из винтовых шестерен (сателлитов) и винтовых (полуосевых) колес (рис. 2). Сателлиты расположены попарно и связаны между собой шестернями, расположенными на периферии сателлитов. Полуосевые колеса 1 выполнены в виде винтовых колес, а сателлиты 2 выполнены в виде винтовых шестерен. Торцы сателлитов касаются корпуса 4 через шайбы 3 [1].

 

Рисунок 2. Конструкция самоблокирующегося дифференциала Torsen

 

На рисунке 3-а показана схема червячной передачи, используемой в дифференциале Torsen. Соотношение между угловыми скоростями солнечного зубчатого колеса, планетарного зубчатого колеса и несущей выражается выражением:

                                                                        (1)

Передача крутящего момента:

                                                                (2)

С в идеальном случае

В неидеальной передаче угловая скорость и геометрические ограничения неизменны. Однако передаваемый крутящий момент и мощность уменьшаются за счет: (i) кулоновского трения между поверхностями резьбы на W и G, характеризующегося коэффициентом трения k или постоянной эффективностью hWG; hGW; (ii) вязкое соединение карданного вала с подшипниками, параметризованное коэффициентами вязкого трения mSC и mWC.

Поскольку трансмиссия включает в себя червячную передачу, эффективность прямой и обратной передачи мощности различна. В таблице 1 приведены значения КПД для всех комбинаций передачи мощности.



Таблица 1.

Значение КПД






Ведущий вал

Ведомый вал

 

 

 

Планетрная шестерня

Солнечная шестерня

Водило

Планетрная шестерня

н/д

hWG

hWG

Солнечная шестерня

hWG

н/д

Без потерь

Водило

hWG

Без потерь

н/д

 

При случае контактного трения hWG и hGW определяются: (i) геометрией нарезания резьбы червячного редуктора, определяемой углом поворота l и углом нормального давления — a; (ii) Коэффициент фиксации поверхности контакта — k.

                                                             (3)

                                                            (4)

Для моделирования дифференциала Torsen (рис.2) были использованы компоненты из библиотеки Gears в Simscape Driveline [5].

 




а)

б)

Рисунок 3.  Схема червячной передачи (а) и подсистема дифференциала Torsen (б)

 

б. Модель кузова автомобиля

Движение транспортного средства является результатом суммарного воздействия всех сил и крутящих моментов, действующих на него (рисунок 4a). Продольные силы в шинах толкают автомобиль вперед или назад. Вес mg транспортного средства действует через его центр тяжести (CG). В зависимости от угла наклона, вес тянет транспортное средство на землю и тянет его назад или вперед. Независимо от того, движется ли автомобиль вперед или назад, аэродинамическое сопротивление замедляет его. Для простоты предполагается, что перетаскивание действует через CG [3,5].

Система дифференциальных уравнений, описывающих динамику автомобиля, записывается следующим образом

Где: g – гравитационное ускорение; β – угол наклона; m – масса транспортного средства; h – высота центра тяжести автомобиля (CG) над землей; a, b – расстояние между передней и задней осями соответственно от точки нормального проецирования транспортного средства CG на общую плоскость оси; Vx – скорость транспортного средства; VW – скорость ветра; N – количество колес на каждую ось; Fxf, Fxr: продольные силы на каждом колесе в передней и задней точках контакта с землей соответственно; Fzf, Fzr – нормальные нагрузки на каждое колесо в передней и задней точках контакта с землей соответственно; A – эффективная площадь поперечного сечения лобового транспортного средства; Cd – коэффициент аэродинамического сопротивления; ρ – массовая плотность воздуха; Fd – аэродинамическая сила сопротивления.

 




 

а)

б)

Рисунок 4. Воздействия на автомобиль (а) и блок Simscape для кузова автомобиля (б)

Для моделирования динамики и движения автомобиля была построена модель Simulink (рис.4б) с шестью портами и двумя входными портами: W – скорость ветра, beta – угол наклона дороги; три выходных порта: V – продольная скорость, NF –нормальная сила передней оси, NR – нормальная сила задней оси и H – горизонтальное движение кузова автомобиля.

в. Модель ДВС

В этой статье модель Generic Engine [7] использовалась для моделирования двигателя внутреннего сгорания (рис.5). По умолчанию модель двигателя использует запрограммированное соотношение между крутящим моментом и скоростью, модулируемое сигналом дроссельной заслонки.
Модель двигателя определяется функцией требуемой мощности двигателя g (Ω). Функция обеспечивает максимальную мощность, доступную для данной частоты вращения двигателя Ω. Параметры блока (максимальная мощность, скорость при максимальной мощности и максимальная скорость) нормализуют эту функцию до физических значений максимального крутящего момента и скорости. Нормализованный входной сигнал T дроссельной заслонки указывает фактическую мощность двигателя. Мощность подается как часть максимально возможной мощности в устойчивом состоянии при фиксированной частоте вращения двигателя. Он модулирует фактическую мощность P, полученную от двигателя: P (Ω, T) = T·g (Ω). Крутящий момент двигателя составляет τ = P/Ω.

2.2. Полная модель автомобиля

На основе моделей подсистем, таких как кузов автомобиля, двигатель внутреннего сгорания, шина, дифференциал и другие компоненты силовой передачи, колес… были построены в предыдущем разделе. Мы можем построить полную модель транспортного средства (рис.6).



Рисунок 5. Модель ДВС

Рисунок 6. Полная модель автомобиля

3. Результаты и их обсуждение

Модель на рисунке 6 позволяет нам определить кинематические и динамические параметры основного компонента силовой передачи и транспортного средства, такие как коробка передач, дифференциал, полуось, колеса. В качестве иллюстрации авторы сделали моделирование автомобиля в случае разгона с места при разности коэффициентов сцепления с дорогой колес (левого и правого).

 



Рисунок 7. График крутящего момента в элементах дифференциал Torsen

 



Рисунок 8. График скорости, крутящего момента и слиы на полуоси

 

Некоторые результаты расчетов и моделирования приведены на рисунках 7,8. В частности, результаты моделирования крутящего момента на валу солнечной шестерни и водило дифференциала Torsen иллюстрируются на рисунке 7, результаты моделирования изменений силы, скорости и крутящего момента задний полуоси показаны на рисунке 8.

 





Рисунок 9.  График скорости колеса

Рисунок 10. График скорости автомобиля

 

На рисунке 9 показаны результаты моделирования скорости колес, а на рисунке 10 показано изменение скорости движения автомобиля в зависимости от времени. Анализ графиков показывает, что при наличии открытого дифференциала, скорость левого колеса быстрее, чем правое колесо, скорость движения автомобиля равна скорости правого колеса, поскольку эта разница в скорости должна вызвать буксование левого колеса. Тем не менее, в случае автомобилей, оснащенных дифференциалом Torsen, скорость между левым и правым колесами равна скорости автомобиля. Следовательно, нет явления буксования ведущего колеса. Это связано с тем, что при разнице в скорости между левым и правым колесами дифференциал Torsen автоматически блокируется. Таким образом, автомобили с дифференциалом Torsen в этом случае будут иметь лучшую устойчивость, чем автомобили с открытым дифференциалом.

 



Рисунок 11.  График тяговой силы

 

Анализ графиков скорости и тяги (рис. 11) показывает, что автомобиль, оснащенный открытым дифференциалом, будет развивать максимальную скорость около 6 м/с, а максимальная скорость автомобиля с дифференциалом Torsen может достигать почти 11 м/с. Более того, максимальная тяговая сила, достигаемая при использовании дифференциала Torsen, примерно в 2,4 раза больше, чем в случае с обычным открытым дифференциалом. Очевидно, что в рассматриваемых условиях движения ТС, оснащенные Torsen, на ведущем мосту будут иметь лучшие динамические параметры, чем автомобили с открытым дифференциалом.

4. Выводы

В этой статье был представлен метод моделирования автомобиля 4WD, оснащенного дифференциалом Torsen, с использованием программного обеспечения Matlab/Simulink 2018. Модель включает в себя подмодели дифференциала Torsen, двигателя внутреннего сгорания, кузова автомобиля и другие компоненты автомобильной трансмиссии. Имитационная модель позволяет быстро изменять типы межколесных дифференциалов, параметры конструкции автомобиля, а также условия работы для графического просмотра выходных данных. Таким образом, эта модель может быть использована для оптимального проектирования системы дифференциала и трансмиссии, а также для оптимального управления автомобилем 4WD.

 

Признательность

Исследование было поддержано Тхайнгуенским университетом для научного проекта

Acknowledgments

My research was supported by Thai Nguyen University for the scientific project 

 

Список литературы:
1. Антонян А.В. Вывод коэффициентов блокировки самоблокирующегося дифференциала Torsen // Молодежный научно-технический вестник. Электрон. журн. 2015. №8.Режим доступа: http://sntbul.bmstu.ru /doc/793602.html
2. Афанасьев Б.А., Белоусов Б.Н., Жеглов Л.Ф., Зузов В.Н., Полунгян А.А., Фоминых, А.Б., Цыбин В.С. Проектирование полноприводных колесных машин: учебник для вузов. В 3 т. Т. 2. / под общ. ред. А.А. Полунгяна. М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана 2008. 528с.
3. Hans Pacejka, Tyre and vehicle dynamic, 3rd Edition. Butterworth-Heinemann, 2012.
4. Heisler H., Advance vehicle Technology, 2nd edition. Butterworth-Henemann, 2002. 663p.
5. J.Y. Wong, Theory of ground vehicles, 4th ed., (John Wiley and Sons, Inc., New York.
6. Moawad, A. and Rousseau, A. (2012, August). Effect of Transmission Technologies on Fuel Efficiency – Final Report. (Report No. DOT HS 811 667).
7. Model and simulate rotational and translational mechanical systems / [Internet source]. — Access mode: https://www.mathworks.com/products/simdrive.html (date of the application: 05.10.2019).
8. Naunheimer H., Bertsche B., Ryborz J., Novak W. Automotive Transmissions: Fundamentals, Selection, Design and Application. Second Edition. Springer: Heidelberg, Dordrecht, London, Ney York. 2011. 715p.
9. Nguyen Trong Hoan and Nguyen Khac Tuan, Automotive transmission system, (Vietnam educational Publishing house 2018).
10. P. Lukin, G. Gasparyants, V. Rodionov, Automobile chassis Design and Calculations, Mir Publisher Moscow, 1989, 407p.

 

Разъяснение дифференциалов

— стандартный или открытый дифференциал


Открытый / стандартный дифференциал

Стандартный дифференциал, или так называемый открытый несущий элемент, входит в комплект поставки многих автомобилей. Это то, что удерживает кольцо и шестерню на месте и придает автомобилю конечное передаточное число. Он отвечает за передачу мощности от карданных валов на колеса транспортного средства, чтобы в конечном итоге заставить его двигаться. Открытый дифференциал состоит из шести частей:

· Корпус дифференциала

o Удерживает дифференциал Шестерни

o Также имеет зубчатый венец, поэтому фамилия «перевозчик»

· Боковые шестерни дифференциала

o Передает мощность от картера на полуоси

· Ведущая шестерня дифференциала

o Позволяет каждой боковой шестерне двигаться независимо от водила

o Ползание по боковым шестерням; , часто называемый «паук-шестерня»

· Штифт дифференциала

o Удерживает ведущие шестерни дифференциала на месте

o Фиксирует боковые шестерни на месте

o Удерживает C-образные зажимы в боковых шестернях для для некоторых применений

· Зубчатый венец

o Крепится к корпусу болтами для вращения корпуса

· Шестерня

o Крепится к корпусу с помощью подшипников

o Передает мощность на коронную шестерню через приводной вал

Когда автомобиль движется по прямой, на боковые шестерни действует одинаковая сила.Это не позволяет ведущим шестерням вращаться, и, таким образом, коронная шестерня вращает оба колеса. Как только сопротивление на одной шине оказывается достаточным для замедления или ускорения этой шины, ведущие шестерни включаются и позволяют двум боковым шестерням (прикрепленным к осям оси) вращаться с разными скоростями. Это очень хорошо для поворота автомобиля, будь то передний, задний или полноприводный автомобиль.

Каждый раз, когда транспортное средство совершает поворот, внешнее колесо должно двигаться дальше (поворачиваться быстрее), чем внутреннее колесо.Это достигается за счет ряда шестерен, которые позволяют внешнему колесу вращаться быстрее, чем зубчатый венец, в то время как внутреннее колесо вращается медленнее, чем зубчатое колесо. Эта дифференцирующая функция очень проста в стандартном открытом дифференциале и отлично подходит для большинства современных транспортных средств. Однако они действительно сильно страдают при столкновении с плохим сцеплением или скользкой поверхностью.

Когда автомобиль с открытым дифференциалом встречает поверхность с низким сцеплением, он передает мощность на колесо с наименьшим тяговым усилием.Это приводит к тому, что колесо на стороне с низким тяговым усилием раскручивается, в то время как противоположное колесо с высоким тяговым усилием не получает практически никакой мощности. Это происходит из-за того, что колесо с низким сцеплением не оказывает должного сопротивления боковой передаче, чтобы вращать водило и передавать мощность на противоположное колесо. Ведущая шестерня водила и водило просто вращаются вокруг боковой шестерни с максимальным сцеплением, и ничего не передается.

типов дифференциалов и принцип их работы

Как и большинство вещей в современных автомобилях, простая зубчатая передача, известная как дифференциал, подвергалась постоянным усовершенствованиям и экспериментам, что привело к появлению целого ряда типов, каждый из которых имеет свои преимущества и недостатки.

Концепция дифференциала, то есть позволяющая колесам, установленным на одной оси, вращаться независимо друг от друга, является древней конструкцией, и первый известный пример ее использования был зарегистрирован в Китае в году тысячелетия до нашей эры.

Хотя это было задолго до изобретения автомобиля, повозки, повозки и колесницы по-прежнему страдали от той же проблемы, связанной с буксованием или волочением одного колеса на поворотах, повышением износа и повреждением дорог.

Появление двигателей, приводящих в движение передние или задние колеса для приведения в движение транспортного средства, вместо того, чтобы просто тянуть их на лошади, добавило новую проблему, которую необходимо преодолеть — как обеспечить независимое вращение, сохраняя при этом возможность приводить в действие оба колеса.

Первые автомобили не пытались, они просто приводили в движение только одно колесо на независимой оси. Но это было далеко от идеала, так как это означало, что они были недостаточно мощными и часто сталкивались с проблемами сцепления на любом другом участке, кроме твердой, ровной поверхности.

В конечном итоге это привело к разработке открытого дифференциала до того, как были разработаны другие более сложные типы для преодоления более сложных условий вождения.

Посмотрите это видео, в котором с помощью трехмерных изображений объясняется, как работают следующие типы дифференциала:

Открытый дифференциал:

Дифференциал в своей основной форме состоит из двух половин оси с шестерней на каждом конце, соединенных вместе третьей шестерней, составляющих три стороны квадрата.Обычно это дополняется четвертой передачей для дополнительной силы, завершая квадрат.

Этот базовый блок затем дополняется кольцевой шестерней, добавляемой к корпусу дифференциала, который удерживает основные основные шестерни — и эта кольцевая шестерня позволяет приводить колеса в движение, соединяясь с приводным валом через шестерню.

В этом примере вы можете увидеть три стороны внутреннего зубчатого колеса, составляющего основной механизм, при этом большая синяя шестерня представляет коронную шестерню, которая будет соединяться с приводным валом.На левом изображении показан дифференциал, когда оба колеса вращаются с одинаковой скоростью, а на правом изображении показано, как зацепляются внутренние шестерни, когда одно колесо вращается медленнее, чем другое.

Эта зубчатая передача составляет дифференциал открытого типа, и является наиболее распространенным типом автомобильного дифференциала , от которого происходят более сложные системы.

Преимущество этого типа в основном ограничивается основной функцией любого дифференциала, как описано выше, с упором в первую очередь на обеспечение возможности поворота оси более эффективно, позволяя колесу за пределами поворота двигаться с большей скоростью, чем внутреннее колесо. поскольку он покрывает больше земли.Он также выигрывает от того, что его базовая конструкция относительно дешева в производстве.

Недостатком этого типа является то, что, поскольку крутящий момент распределяется равномерно между обоими колесами, количество мощности, которое может передаваться через колеса, ограничивается колесом с наименьшим сцеплением.

После достижения предела тяги обоих колес вместе, колесо с наименьшим тяговым усилием начнет вращаться, что еще больше снижает этот предел, поскольку сопротивление со стороны уже вращающегося колеса еще меньше.

Прочтите наш блог о турбонагнетателях, нагнетателях и безнаддувных двигателях

Заблокированный дифференциал:

Блокировка или блокировка дифференциала — вариант, встречающийся на некоторых транспортных средствах, в первую очередь на тех, которые едут по бездорожью. По сути, это открытый дифференциал с возможностью блокировки на месте для создания фиксированной оси вместо независимой. Это может происходить вручную или с помощью электроники в зависимости от технологии в автомобиле.

Преимущество заблокированного дифференциала заключается в том, что он может получить значительно большее тяговое усилие, чем открытый дифференциал .Поскольку крутящий момент не разделен поровну 50/50, он может передавать больший крутящий момент на колесо, которое имеет лучшее сцепление с дорогой, и не ограничивается более низким сцеплением другого колеса в любой данный момент.

Поскольку маловероятно, что вы будете двигаться со скоростью и обычно путешествуете по неровной поверхности, проблема торможения и износа шин на поворотах на неподвижной оси является меньшей проблемой.

Одним из недостатков заблокированных дифференциалов называется заедание, которое возникает, когда в трансмиссии накапливается избыточная энергия вращения (крутящий момент), и ее необходимо высвободить — обычно это достигается за счет отрыва колес от земли для сброса положения.Или просто сняв замки, когда они больше не нужны.

Представьте себе длинную картонную трубку, удерживаемую на каждом конце, а затем скручивающую трубку в противоположных направлениях до такой степени, что трубка не могла больше выдерживать силу, складывалась и рвалась — это связывание. Это происходит потому, что колеса движутся с разной скоростью, что приводит к скручиванию осей и увеличению давления на шестерни, но нагрузки на колеса и их повышенного тягового усилия достаточно, чтобы предотвратить проскальзывание шин и сбросить давление.

Сварной / золотниковый дифференциал:

Сварные дифференциалы, по сути, такие же, как заблокированный дифференциал, только он был постоянно приварен из открытого дифференциала к фиксированной оси (также известный как дифференциал золотника). Обычно это делается только в определенных обстоятельствах, когда характеристики заблокированного дифференциала / Фиксированная ось, которая облегчает одновременное вращение обоих колес, желательны — например, в автомобилях, предназначенных для дрифта.

Обычно это не рекомендуется, так как тепло от сварки может снизить прочность компонентов и увеличить риск катастрофического отказа детали — что может даже привести к тому, что сломанные шестерни дифференциала взорвутся через корпус дифференциала и представляют опасность для других участников дорожного движения и пешеходов.

Дифференциал повышенного трения:

LSD объединяет преимущества открытого и заблокированного дифференциалов в более сложной системе. Есть две категории, которые используют разные формы сопротивления для достижения одного и того же эффекта:

Механическое сцепление LSD:

Этот тип LSD окружает ту же самую центральную шестерню, видимую на открытом дифференциале, парой нажимных колец, которые оказывают усилие на два набора дисков сцепления, расположенных рядом с шестернями.Это обеспечивает сопротивление независимому вращению колес, изменяя эффект дифференциала с открытого на заблокированный — и обеспечивая ему повышенное тяговое усилие, которое этот тип выигрывает от более открытого дифференциала.

На этом разрезе вы можете видеть нажимные кольца (также срезанные), окружающие центральные шестерни, которые при вращении раздвигаются центральными штифтами шестерни, прижимающимися к наклонным поверхностям. Это движение толкает нажимные кольца на блоки сцепления (желтый и синий) с обеих сторон, создавая сопротивление и изменяя поведение оси с открытого на фиксированный.

Блоки LSD с механическим сцеплением

также делятся на подтипы, которые ведут себя немного по-разному и изменяются при воздействии давления на диски сцепления и нажимные кольца:

  • В LSD с односторонним движением давление действует только при ускорении. Это означает, что при прохождении поворотов и выключении питания дифференциал ведет себя как открытый тип, позволяя им поворачиваться независимо, но при ускорении принудительное вращение дифференциала создает трение в дисках сцепления, блокируя их на месте, чтобы получить больше тяги.
  • A Двусторонний LSD делает шаг вперед и оказывает давление на диски сцепления также при замедлении, чтобы улучшить устойчивость при торможении на дорожном покрытии с изменчивой поверхностью.
  • Полуторный снова пытается объединить лучшее из обоих подтипов, оказывая большее давление при ускорении и меньшее — при замедлении.

Обратной стороной механических LSD является то, что они требуют регулярного обслуживания для поддержания работоспособности и склонны к полному износу, что приводит к дорогостоящей замене деталей.

Вязкий LSD:

Второй тип дифференциала повышенного трения, в котором вместо муфт используется густая жидкость для создания сопротивления, необходимого для изменения поведения дифференциала между разомкнутым и заблокированным состояниями. Из-за того, что у них меньше движущихся частей, чем у механических LSD, VLSD проще, но также имеют более широкий спектр преимуществ и недостатков по сравнению с ними.

В своей основной работе эффект более плавный в применении, чем механические LSD, поскольку сопротивление растет в унисон со скоростью, на которой движутся колеса по сравнению с корпусом дифференциала, обеспечивая очень постепенное увеличение.

VLSD также могут более эффективно направлять крутящий момент на колесо , имеющее большее сцепление с дорогой. Поскольку жидкость действует так, чтобы сопротивляться пониженной скорости, если колесо когда-либо теряет сцепление с дорогой и вращается, разница в скорости между двумя колесами внутри дифференциала создает большее сопротивление на более медленном колесе, передавая больший крутящий момент от ведущего вала на него.

VLSD становятся менее эффективными при длительном использовании, поскольку жидкость нагревается, они становятся менее вязкими и обеспечивают меньшее сопротивление.Он также не может блокироваться так же полно, как механический LSD, из-за того, что жидкость не может обеспечить абсолютное сопротивление в подходящем пространстве.

Недостатком как механических, так и вязких LSD является то, что система не всегда эффективно направляет крутящий момент во время прохождения поворотов на высокой скорости, поскольку она может интерпретировать более быстро движущееся внешнее колесо как потерю сцепления. Затем он передает крутящий момент на внутреннее колесо, создавая избыточную / недостаточную поворачиваемость в момент, противоположный тому, когда это необходимо.

Дифференциал Torsen:

В дифференциале Torsen ( Tor que — Sen sing) используется хитроумная передача, обеспечивающая тот же эффект, что и в дифференциале с ограниченным скольжением, без необходимости использования муфт или гидравлического сопротивления.

Это достигается за счет добавления слоя червячной передачи к традиционной передаче открытого дифференциала. Эти наборы червячных шестерен, действующих на каждую ось, обеспечивают сопротивление, необходимое для передачи крутящего момента, которое затем достигается за счет того, что червячные шестерни находятся в постоянном зацеплении друг с другом через соединенные прямозубые цилиндрические шестерни.

На первом и втором изображениях показаны три пары червячных шестерен, находящихся в зацеплении с каждой половиной оси — с цилиндрическими шестернями на конце каждого червяка, соединяющими пары.Именно это соединение передает крутящий момент от одного колеса к другому, когда одна ось начинает вращаться быстрее, чем другая. В то время как первое и второе изображения имеют оригинальный дизайн торсена, третье изображение представляет собой вторую версию дифференциала торсена. В новой конструкции червячные шестерни переставлены на одну линию с осями, но при этом выполняют то же механическое действие. Каждая червячная передача все еще находится в контакте со своей парой, и только одна сторона оси с промежутками в шестерне удаляет зацепление с другой стороны.

Постоянное зацепление между двумя сторонами дифференциала имеет дополнительное преимущество, заключающееся в немедленной передаче крутящего момента, что делает его чрезвычайно чувствительным к изменяющимся дорожным и дорожным условиям.

В то время как открытый дифференциал всегда должен распределять крутящий момент 50/50 между каждым колесом, дифференциал Torsen способен направлять больший процент крутящего момента через одно колесо в зависимости от передаточных чисел шестерен. Этот устраняет ограничение мощности, которое испытывают открытые дифференциалы , потому что величина доступного крутящего момента не ограничивается величиной тяги в любом колесе.

Кроме того, зубчатая передача также может быть обработана таким образом, чтобы придавать другое соотношение сопротивления при ускорении и замедлении, как это делает полутораходовой дифференциал повышенного трения.

Все это достигается механически без использования электроники или каких-либо скоропортящихся деталей, приносимых в жертву трению, и в целом дифференциал Torsen является превосходной механической системой , которая сочетает в себе основные преимущества всех перечисленных ранее типов дифференциалов.

Прочтите наш блог о трансмиссиях с двойным сцеплением и принципах их работы

Активный дифференциал:

Очень похоже на дифференциал повышенного трения, в активном дифференциале по-прежнему используются механизмы, обеспечивающие сопротивление, необходимое для передачи крутящего момента с одной стороны на другую, но вместо того, чтобы полагаться на чисто механическую силу, эти муфты могут активироваться электронным способом.

Активный дифференциал может использовать электронику для искусственного изменения механических сил, которые система испытывает при изменении условий движения.Это делает их управляемыми и, следовательно, программируемыми, а с помощью ряда датчиков на транспортном средстве компьютер может автоматически определять, на какие ведущие колеса и когда направить мощность.

Это радикально улучшает характеристики, особенно на несовершенных дорожных покрытиях, и особенно предпочитают водители ралли, чьи автомобили выдерживают быстро меняющиеся условия движения и нуждаются в системе, которая может не отставать от их непрерывных регулировок транспортного средства.

Дифференциал с вектором крутящего момента:

TVD продвигает эту усовершенствованную с помощью электроники систему еще дальше, используя ее для управления углом или вектором транспортного средства в поворотах и ​​выходе из них, побуждая определенные колеса получать больший крутящий момент в ключевые моменты, что улучшает характеристики прохождения поворотов.

Активируя сцепление, противоположное тому, что обычно включает LSD с чисто механическим приводом, вы можете использовать этот эффект для помощи в управлении, а также снизить мощность, преодолевая недостатки системы LSD.

При входе в поворот, многоходовой LSD оказывает сопротивление обоим колесам, чтобы хотя бы частично заблокировать ось и стабилизировать ее при торможении, которое затем высвобождается, когда скорость колеса падает и автомобиль поворачивает, позволяя колесам вращаться. на разных скоростях.

Однако, вместо того, чтобы ослабить сопротивление на обоих колесах, TVD продолжает активировать сцепление только на внешнем колесе, увеличивая сопротивление, испытываемое этим колесом, и заставляя систему передавать через него больший крутящий момент. Этот дисбаланс внешней силы способствует более резкому повороту автомобиля в повороте и снижению недостаточной поворачиваемости.

Продолжая применять это сопротивление через поворот, когда транспортное средство проходит вершину и начинает ускоряться, оно будет продолжать игнорировать нормальный многосторонний LSD, который снова будет интерпретировать более быстрое движение внешнего колеса как пробуксовку и отвлекать крутящий момент во время ускорения до внутреннее колесо, которое воспринимается как лучшее сцепление.

Поскольку TVD оказывает большее сопротивление муфте внешних колес, обманом заставляет систему отводить через него больший крутящий момент — увеличивая мощность, которую можно приложить , и уменьшая недостаточную поворачиваемость, возникающую при ускорении на выходе из поворота.

Желтая стрелка указывает на передачу крутящего момента через угол, создаваемую искусственным сопротивлением, оказываемым TVD на внешнее колесо. Это позволяет добиться большего ускорения на выходе из поворота, в то же время повышая поворачиваемость автомобиля.

Дифференциал с вектором крутящего момента способен передавать 100% доступного крутящего момента через одно колесо, когда это необходимо в самых экстремальных обстоятельствах.

Обратной стороной этой системы является то, что она очень сложна и очень дорога, и обычно используется только для гонок / треков из-за ее потенциала для прохождения поворотов на высокой скорости.

У каждой системы есть свои преимущества и недостатки, и хотя более сложные системы, как правило, лучше, их стоимость намного превышает стоимость более простых систем.

Как и в случае с любым другим автомобилем, польза, которую вы получите от каждой системы, зависит от того, что именно вы будете делать со своим автомобилем и на что вам нужен ваш дифференциал. У вас не будет особой нужды в дифференциале векторизации крутящего момента при посещении местного супермаркета, если только вы не воображаете себя в следующем WRC и не можете позволить себе штраф — но вам может понадобиться дифференциал блокировки, если вы живете в сельской местности. лучше доступен для внедорожника.

Щелкните здесь для визуального просмотра различных типов дифференциала.

MAT FOUNDRY GROUP ЯВЛЯЕТСЯ ВЕДУЩИМ ПРОИЗВОДИТЕЛЕМ СЕРЫХ И ЧУГУННЫХ КОМПОНЕНТОВ ДЛЯ АВТОМОБИЛЕЙ. ЧТОБЫ УЗНАТЬ БОЛЬШЕ О НАС ПРОСМОТРЕТЬ НАШИ ПРОДУКТЫ ИЛИ СВЯЗАТЬСЯ С НАМИ СЕГОДНЯ

В чем разница? Сравнение открытого и ограниченного скольжения

Из задней части автомобиля может доноситься завывание , скрежет или рычание. Шум может быть постоянным или только при разгоне или повороте. И он может быть настолько незаметным, что вы забудете, что он там есть, но на самом деле этого не следует делать.

Если вы столкнулись с подобными проблемами, пора обратиться в сервисную службу и, возможно, произвести перестройку. И вы, вероятно, захотите отвезти машину к специалисту. В конце концов, это то, что делают многие механические мастерские с полным спектром услуг.

Pro Gear специализируется на задних работах с 1991 года.

Дж. Дэниел Джонс

Профессиональная передача

Крейг Скотт

7948 Ронсон Роуд

Сан-Диего, Калифорния 92111

(858) 571-1158

progear7948 @ yahoo.com

«Около 50 процентов нашего бизнеса осуществляется независимыми и дилерскими ремонтными мастерскими», — сказал Крейг Скотт из Pro Gear в Кирни Меса. Они специализируются на автомобильных задних частях с 1991 года.

Еще одна значительная часть их бизнеса — это клиенты, которые с удовольствием тратят до 1500 долларов просто потому, что их задняя часть работает точно так, как задумано.

«Тридцать процентов нашего бизнеса — это люди, которые хотят перейти с совершенно хорошего открытого дифференциала на какую-то версию с ограниченным скольжением», — сказал Скотт.И для большинства этих клиентов единственное реальное преимущество — это возможность оставить на асфальте две черные полосы от шин вместо одной.

КАК ЭТО РАБОТАЕТ : В задней части корпуса мощность от вращающегося приводного вала отводится на 90 градусов к колесам и математически снижается с помощью зубчатого венца со скошенной кромкой и набора шестерен. Каждый полный оборот приводного вала перемещает задние колеса на долю оборота. Насколько сильно зависит от желаемого баланса между ускорением вне линии и движением по шоссе на низких оборотах.

Дифференциал прикреплен к зубчатому венцу, как показано на этом дифференциале Jeep 2004 года выпуска.

Дж. Дэниел Джонс

К зубчатому венцу прикреплен дифференциал, передающий крутящий момент на оси. Дифференциал необходим, потому что, помимо движения по прямой, машинам необходимо поворачивать, а иногда и довольно резко.

При повороте колесо с внешней стороны поворота вращается больше, чем колесо с внутренней стороны.Чем круче поворот, тем больше разница во вращении. Дифференциал — это то, что позволяет колесам вращаться с разной скоростью.

Подавляющее большинство автомобилей с задним приводом имеют открытый дифференциал. Это означает, что задние колеса могут вращаться независимо друг от друга. Самый простой способ узнать, есть ли у вас открытый дифференциал, — это поднять автомобиль и прокрутить одно из задних колес. Если другое колесо вращается в противоположном направлении, у вас открытый дифференциал. Если он вращается в том же направлении, у вас дифференциал повышенного трения или LSD.

При правильной работе открытый дифференциал — лучший вариант вождения, самый удобный вариант для повседневной езды. Оборотная сторона открытого дифференциала становится очевидной, когда вы ищете максимальную тягу от двигателя, а не самую высокую скорость вращения ведущего вала.

Открытый дифференциал всегда передает одинаковую мощность на оба колеса. Но если для поворота одного колеса требуется меньшая мощность, чем для другого, например, когда одно колесо находится на сухом асфальте, а другое — на грязной обочине, для поворота колеса в грязи потребуется меньше энергии, чем для поворота колеса на обочине. тротуар.Вращающееся колесо получает такой же крутящий момент, как и неподвижное, но оно получает большую часть мощности двигателя, потому что это колесо легче вращать.

10 болтов на крышке чаще всего говорят об открытом дифференциале.

Дж. Дэниел Джонс

Альтернатива — дифференциал повышенного трения. LSD определяет, когда одно колесо теряет сцепление с дорогой, и с помощью различных методов соединяет два колеса вместе.Это не позволит одному колесу вращаться значительно быстрее, чем другому; ограничение проскальзывания между ними. Это позволяет двигателю двигаться вперед, даже если одно колесо имеет меньшее сцепление с дорогой, чем другое.

Когда оба колеса получают достаточно мощности, чтобы разорвать связь между резиной и дорожным покрытием, результатом является признак высокопроизводительного автомобиля — выгорание двух колес. На самом деле, в идеальных условиях открытый дифференциал тоже может прогореть два колеса. Но это случается редко, потому что каждому колесу требуется точное количество энергии, чтобы оторвать резину.

Дифференциал повышенного трения с такими торговыми марками, как Positraction, Sure Grip, Anti-Spin или Safe-T-Track, был важным оружием в войнах маслкаров 1960-х годов. Это задокументировано в часто неверно воспринимаемой лирике классической песни Beach Boys «Little Deuce Coupe».

На самом деле лирика звучит так: «Есть еще кое-что, у меня большая ошибка, папа». «Большое скольжение» было жаргонным термином «хотрод» 60-х годов для обозначения дифференциала повышенного трения.

Регулировка задней части для плавной работы.

Дж. Дэниел Джонс

РЕШЕНИЕ : Если вы хотите заменить открытый дифференциал на LSD, у вас есть выбор. Есть несколько марок новых LSD, доступных практически для любого типа автомобиля и его предполагаемого использования. А если вы пурист, у вас всегда есть возможность перейти на старую школу.

«Скорее всего, дешевле будет восстановить заднюю часть автомобиля с новым Auburn Pro или Eaton LSD.Это колеблется в пределах от 1200 до 1500 долларов », — сказал Скотт. «Но нет ничего необычного в том, что покупатель приносит бывшее в употреблении устройство со свалки и настаивает на том, чтобы мы его использовали. Старый LSD в приличной форме, безусловно, может быть восстановлен в соответствии с новыми характеристиками, но обычно это увеличивает его стоимость на несколько сотен долларов ».

ТЕХНИЧЕСКОЕ ОБСЛУЖИВАНИЕ : Задняя часть и дифференциал прослужат долгое время и практически не требуют обслуживания — если вы используете правильное масло и не злоупотребляете им.

«Мы рекомендуем менять масло каждые 60 000 миль, используя обычное трансмиссионное масло высшего качества; не синтетический, — сказал Скотт.«Синтетика на самом деле работает слишком хорошо, она настолько скользкая, что не цепляется за зубчатые колеса и шестерни».

Ключом к поддержанию вашего LSD в надлежащем рабочем состоянии является наличие подходящих шин с надлежащим накачиванием. «Если одна шина выше другой, они будут вращаться с разной скоростью даже при движении по прямой», — сказал Скотт. «Это приводит к тому, что дифференциал всегда хотя бы частично включен. Это определенно приведет к преждевременному износу дифференциала ».

Что касается открытого дифференциала, то совет Скотта прост: «Не перегорайте одно колесо».Это вращает шестеренки паука намного быстрее, чем они были предназначены для работы. Они потерпят неудачу ».

Что, если такое случится с вами, может быть «положительно» идеальным временем для обновления.

Джонс — писатель-фрилансер, фотограф и автолюбитель из Сан-Диего. Его первый роман, мошенничество, действие которого происходит на аукционе классических автомобилей в Новом Орлеане, скоро появится в продаже. Он приветствует тематические идеи и предложения магазинов; напишите ему на [email protected]

Часть 1 — Открытые и заблокированные дифференциалы — Дорожные и гоночные трансмиссии

Открытые дифференциалы

Прежде чем описывать, насколько полезными могут быть дифференциалы повышенного трения и чем они отличаются от открытых дифференциалов, мы должны начать с описания того, как работают открытые дифференциалы и их ограничения .Открытые дифференциалы установлены на большинстве дорожных автомобилей и позволяют изменять скорость вращения колес на поворотах. Они делают это, всегда равномерно распределяя крутящий момент между обоими колесами. При движении по прямой это означает, что к обоим колесам прилагается одинаковая мощность. Во время поворота внешнее колесо автомобиля должно пройти дальше, чем внутреннее колесо, а это означает, что на внешнее колесо подается больше мощности.

Следует помнить несколько вещей:

  • Двигатель производит крутящий момент, а не мощность.

  • Мощность измеряется тем, сколько оборотов в минуту (об / мин) двигатель способен создавать такой крутящий момент. HP = (крутящий момент в футах на фунт * об / мин) / 5252

  • Мощность в л.с. = крутящий момент в футах фунт-сила при 5252 об / мин

  • Зубчатая передача используется для увеличения крутящего момента на колесах. Мощность на колесах остается неизменной независимо от выбранной передачи.

  • Для движения транспортного средства с места на колесах должен быть достаточный крутящий момент, чтобы преодолеть его «момент инерции» (сопротивление движению).

  • Для ускорения на колесах должен быть достаточный крутящий момент, чтобы преодолеть сопротивление качению, сопротивление воздуха и момент инерции.

  • Вы можете снизить крутящий момент только настолько, насколько позволяет дорожное покрытие.

  • Колесо пробуксовывает, когда крутящий момент на одном из колес превышает доступное сцепление.

Открытые дифференциалы передают крутящий момент равномерно, и они могут передавать ровно столько, сколько колесо с наименьшим крутящим моментом.Они действительно учитывают разницу в скорости между двумя колесами. На идеальных поверхностях с неограниченным сцеплением это хорошо работает.

Например, если скорость оси составляет 700 об / мин, а крутящий момент на оси 100 фут-фунтов, на каждом колесе будет 50 фут-фунтов. При повороте внешнее колесо имеет 800 об / мин, а внутреннее колесо — 600 об / мин. Это означает, что распределение мощности составляет 57% снаружи и 43% внутри.

В этом же сценарии внутреннее колесо поднимается в воздух при прохождении поворота, это фактически означает, что единственное сопротивление этому колесу — сопротивление трансмиссии.Предположим, что это колесо способно передавать только 1 фут-фунт крутящего момента, что также означает, что только 1 фут-фунт крутящего момента может быть надежно передан на внешнее колесо, находящееся на земле. В этой ситуации избыточный крутящий момент только увеличит частоту вращения двигателя и, в свою очередь, увеличит скорость оси. Внешнее колесо не может увеличить свою скорость, поскольку оно не может приложить достаточный крутящий момент к земле для ускорения. Однако внутреннее колесо может ускоряться, поскольку приложенный к нему крутящий момент преодолевает сопротивление.На данный момент внешнее колесо остается со скоростью 800 об / мин, скорость оси увеличилась до 1100 об / мин, а внутреннее колесо — 1400 об / мин. Распределение мощности между колесами составляет 36% снаружи и 64% внутри. При передаче крутящего момента 1 фунт-сила на каждое колесо все еще остается минимальная мощность на каждое колесо и ее недостаточно для поддержания скорости. Без возможности отключения мощности вес автомобиля переносится вперед, создавая еще меньшее сцепление с дорогой в задней части автомобиля. На дороге это может снизить безопасность, а на трассе — увеличить время прохождения круга.

Простое объяснение состоит в том, что при открытом дифференциале мощность всегда будет передаваться на колесо с наименьшим сопротивлением. Поэтому, когда колесо находится в воздухе, на льду, грязи, гравии или любой поверхности с низким коэффициентом трения, мощность передается через вращающееся колесо, а не через колесо с захватом. При достаточной мощности колеса могут вращаться даже при хорошем сцеплении с дорогой, в результате чего мощность теряется через вращающееся колесо. Во время поворота вес переносится с внутреннего колеса на внешнее. При меньшем весе на внутреннем колесе это колесо имеет меньшее сцепление и с большей вероятностью будет вращаться при подаче энергии.

Заблокированные дифференциалы

Заблокированные дифференциалы, с другой стороны, работают, заставляя оба колеса вращаться с одинаковой скоростью, но они допускают неравномерное распределение крутящего момента. 100% крутящего момента может передаваться на любое колесо, что позволяет в любой момент снизить максимальный крутящий момент. Однако это серьезно сказывается на обращении.

Когда оба колеса заблокированы вместе во время поворота, вы испытываете подпрыгивание, прыжки и визг от шин, когда они борются за сохранение сцепления с дорогой.Это вызывает сильный износ шин и увеличивает нагрузку на карданные валы. Во время торможения вы получаете большую устойчивость на прямой, поскольку оба колеса едут с одинаковой скоростью.

Блокированные центральные дифференциалы обычно используются в полноприводных автомобилях 4×4, но при движении по дороге это создает нагрузку на трансмиссию, поскольку между передней и задней осями должна быть небольшая разница в скорости. Без этих различий шасси «заводится» и может вызвать повреждения.

Полностью заблокированные дифференциалы никогда не используются в переднеприводных автомобилях из-за отрицательного воздействия на управляемость.Они будут страдать от серьезной недостаточной поворачиваемости при повороте в начале и в середине поворота. Управление крутящим моментом также может быть проблемой, даже при низких оборотах газа.

У автомобилей с задним приводом есть проблемы с недостаточной поворачиваемостью при повороте, поскольку оба колеса хотят оставаться на прямой линии и сопротивляться повороту. Однако при достаточно резком повороте оба колеса теряют сцепление с дорогой и начинают скользить, вызывая избыточную поворачиваемость. Во время разгона заблокированный дифференциал увеличивает вероятность избыточной поворачиваемости автомобиля, что может быть непредсказуемым и трудно управляемым.

Заблокированные дифференциалы изготавливаются с помощью золотника, мини-золотника или сварки открытого дифференциала. Золотниковые дифференциалы изготовлены из цельного куска металла, что делает их легкими и очень прочными. Мини-золотники заменяют шестерни в открытом дифференциале, однако они не так прочны и имеют такой же вес, как и открытый дифференциал, на котором они установлены. Сварные открытые дифференциалы весят больше, а их прочность равна прочности сварного шва. Если сварной шов не удается, это может привести к дорогостоящим и серьезным повреждениям остальной части дифференциала.

По сравнению с открытыми дифференциалами заблокированные дифференциалы могут значительно снизить мощность. Как упоминалось ранее, открытые дифференциалы способны передавать только удвоенный крутящий момент, который способно передать колесо с наименьшим сцеплением. Заблокированные дифференциалы могут передавать весь крутящий момент как от левого, так и от правого колеса вместе взятых. В определенных условиях это может быть значительное увеличение крутящего момента, передаваемого на землю, и будет иметь значение, двигаться или нет в условиях низкой тяги.

Мы не рекомендуем заблокированные дифференциалы, так как дифференциалы повышенного трения могут обеспечить такой же уровень блокировки под действием мощности. Однако они гораздо более управляемы и позволяют увеличить скорость на поворотах. Чтобы узнать больше о различных типах ЛСД, нажмите здесь.

Открытые и заблокированные дифференциалы — TeraFlex

Колесо потеряло сцепление, и вы не можете двигаться вперед. Какие у вас есть варианты?

Когда люди садятся за руль новенького джипа, они обычно
не знают о его полезных встроенных возможностях.Подкрылки, стабилизаторы поперечной устойчивости, высокий и низкий
диапазон. Все это полезно, но
когда и как его использовать? Если
вы просто используете свой Jeep для повседневной рутинной работы, вам, вероятно, никогда не понадобится
нажмите любую из этих удобных кнопок, например кнопку блокировки оси.

Базовый 4-дверный Rubicon Jeep Wrangler поможет нам проиллюстрировать
функциональные возможности выбираемых дифференциалов блокировки и способы их использования.

ПРИВОД 2 КОЛЕСА

При попытке преодолеть серию препятствий на бездорожье
в 2WD большая гибкость помогает поддерживать контакт шин.Но когда одно колесо окончательно теряет сцепление,
мощность передается по пути наименьшего сопротивления, или шина с
наименьшее количество контакта с землей и тяги. Это оставляет бесполезное вращающееся колесо и останавливается.
движение вперед. Таким образом, открытая
дифференциал на работе. Реально 2WD
только что стал 1WD.

Во времена, когда не было шкафчиков, существовала техника, которая
иногда дают ровно столько помощи, чтобы выбраться из этой ситуации.Удерживая давление в дроссельной заслонке, нажмите
и удерживайте кнопку отпускания стояночного тормоза.
Теперь резко потяните и отпустите стояночный тормоз, качая вверх и вниз.
быстрая смена. Это вызывает подпрыгивание
воздействие прямо на крутящуюся шину, отчаянно ищущую тягу,
увеличивающееся сопротивление, которое возвращает мощность к шине с тяговым усилием,
что приводит к поступательному движению. Этот
техника похожа на то, что может дать вам система блокировки тормозов вашего Jeep JK.
выполнять.

ПРИВОД НА 2 КОЛЕСА С ЗАДНИМИ ФИКСАТОРАМИ

С появлением блокировки дифференциала — новый мир
тяга была открыта. Предполагая джип
неподвижен, как и раньше, все еще находится в режиме 2WD (хотя снова действует как 1WD), на этот раз вместо этого
в нашей технике стояночного тормоза мы просто включаем задний блокиратор. Обычно в стандартном джипе Rubicon мы бы
должен быть в низком положении 4WD, чтобы задействовать задний рундук, а затем нажать на фиксатор оси
нажмите кнопку один раз, чтобы включить задний дифференциал.
Вместо этого в этом примере мы будем использовать Jeep, оснащенный выбираемым шкафчиком ARB, чтобы
проиллюстрируйте задний рундук.
Выбираемый шкафчик ARB может быть активирован в любое время. Для включения нажмите переключатель ARB COMPRESSOR , а затем переключатель REAR AIR LOCKER . Теперь
«Открытый» дифференциал стал закрытым, колеса заблокированы, мощность одинаковая.
распределяется на оба колеса, что приводит к поступательному движению.

Если шкафчики так хороши, почему бы людям не использовать их все
время? Что ж, рассмотрим обе шины, соединенные
одиночный цельный полуоси, колеса заблокированы вместе.В крутом повороте внутренняя шина захочет
вращаются намного медленнее, чем шина снаружи, но при заблокированной оси оба
шины вынуждены вращаться с одинаковой скоростью.
Это приводит к аннигилирующему сопротивлению шины, сопровождаемому
лай и визг внутренней шины.
Как они исправили эту проблему?
Решение открыто
дифференциал.

Открытый дифференциал предназначен для обеспечения независимой
вращение шин.Внутри
дифференциал, мощность передается по пути наименьшего сопротивления. Это часто приводит к сценарию 1WD, так как
проиллюстрировано в предыдущем примере. Для
Например, если одна шина стоит на твердой скале, а другая — на рыхлой грязи, передача мощности
к тому, что находится в рыхлой грязи, что является путем наименьшего сопротивления.

В нашем сценарии резкого поворота открытый дифференциал поставляет
мощность на внешнюю шину, в то время как внутренняя шина свободно движется или движется по берегу. Это позволяет внешнему колесу сильно вращаться.
быстрее, чем внутреннее колесо, что обеспечивает плавный поворот.Хотя наличие заблокированного заднего дифференциала может дать больше
приводит в определенных ситуациях, чем даже 4WD, бывают случаи, когда нет
замена на 4WD.

ПРИВОД НА 4 КОЛЕСА

4WD с открытыми дифференциалами обеспечивает питание обоих передних колес.
и задние оси. Теперь помните, мы
имеют открытые дифференциалы, поэтому мощность передается на колеса с
наименьшее сопротивление. В 4WD это означает 3WD.
или 2WD, когда шины теряют сцепление с дорогой.Тем не мение,
4WD по-прежнему остается очень эффективной внедорожной комбинацией. С правильным водителем, без рулевого механизма или с открытым дифференциалом
Джип по-прежнему остается весьма способным транспортным средством, которое часто может преодолевать крутые препятствия.
просто хорошо.

ПРИВОД НА 4 КОЛЕСА С БЛОКИРОВКАМИ

Теперь, если мы попытаемся преодолеть крутой холм с препятствиями, но это
Когда обе оси заблокированы, у нас действительно есть 4WD.
Все шины вращаются с одинаковой скоростью.
Это означает, что 100% мощности передается на шины с наибольшим
сопротивление и тяга.Конечно, это
звучит великолепно, пока не услышите звук тормозных частей — будьте осторожны, когда
взаперти. Избегайте подпрыгивания и тяжелого
стопа. Отключите шкафчики, когда вы
они не нужны. Рулевое управление намного лучше
когда они открыты.

Для включения рундуков в 4WD в стоковом Rubicon (без ARB
селективный рундук установлен) переключаю раздаточную коробку на 4 низ. Теперь просто нажмите кнопку AXLE LOCK один раз, чтобы задействовать задний фиксатор, и на этот раз нажмите
это еще раз, чтобы задействовать блокиратор переднего моста.
Примечание: когда одновременно задействованы передний и задний шкафчики, вы можете переключать
шкафчики включаются и выключаются при каждом последующем нажатии кнопки БЛОКИРОВКА ОСИ. Следить за
оранжевый индикатор загорается на приборной панели, между спидометром и тахометром. Включив нейтральную передачу, дайте
шкафчик примерно через 15 секунд до полного включения.

Теперь вы готовы преодолеть это препятствие.

Дифференциал как планетарная коническая шестерня

Описание

Блок открытого дифференциала реализует дифференциал как планетарную коническую шестерню
тренироваться.Блок подгоняет коническую шестерню карданного вала к конической шестерне венца (венца). Ты
можно указать:

Используйте блок Open Differential для:

  • Динамически соедините карданный вал после трансмиссии с осями колес или
    карданные шарниры

  • Модель упрощенная или более старая трансмиссия, когда оптимально
    Контроль тяги не требует пассивной или активной векторизации крутящего момента

  • Модель механического разделения мощности в стандартной коробке передач
    и сценарии приводной линии

Блок подходит для использования в аппаратно-программном обеспечении.
(HIL) и рабочие процессы оптимизации.Все параметры настраиваются.

Блок использует систему координат, которая производит положительную шину
и движение автомобиля для стандартного двигателя, трансмиссии и дифференциала
конфигурации. Стрелки указывают на положительное движение.

Эффективность

Чтобы учесть эффективность блока, используйте параметр Коэффициенты эффективности . В этой таблице приводится сводная информация о реализации блока для каждой настройки.

Настройка Реализация

Константа

Постоянный КПД, который можно установить с помощью параметра Константа КПД, eta .

Крутящий момент, температура и частота вращения ведущего вала

КПД как функция входного крутящего момента базовой шестерни, температуры воздуха и приводного вала
скорость. Используйте эти параметры, чтобы указать таблицу поиска и точки останова:

  • Таблица поиска эффективности,
    eta_tbl

  • Контрольные точки по крутящему моменту,
    Trq_bpts

  • Контрольные точки эффективности скорости,
    omega_bpts

  • Температурные контрольные точки КПД,
    Temp_bpts

Для температуры воздуха вы можете:

  • Выберите Входная температура , чтобы создать
    входной порт.

  • Установить Температура окружающей среды, Tamb
    значение параметра.

Чтобы выбрать метод интерполяции, используйте
Метод интерполяции параметр. Для большего
информацию см. в разделе «Методы интерполяции».

Учет мощности

Для учета мощности блок реализует эти уравнения.

из-за демпфирования

Дифференциальный блок эти
дифференциальные уравнения для представления механического динамического отклика
для коронной шестерни, левой оси и правой оси.

Сигнал шины Описание Уравнения

PwrInfo

PwrTrnsfrd — Мощность, передаваемая между блоками

PwrDriveshft

Механическая мощность от приводного вала

ηTdωd

PwrAxl1

Механическая мощность от оси 1

ηT1ω1

PwrAxl2

Механическая мощность от оси 2

ηT2ω2

PwrNotTrnsfrd — Мощность, пересекающая блок
пограничная, но не переданная

PwrMechLoss

Суммарные потери мощности

Вт˙потери = — (Pt + Pd) + PsPt = ηTdωd + ηT1ω1 + ηT2000 Pdωd + ηT1ω1 + ηT2ω2

Pd = — (b1 | ω1 | + b2 | ω2 | + bd | ωd |)

PwrStored — Скорость изменения накопленной энергии

PwrStoredShft

Скорость изменения накопленной внутренней энергии

Ps = — (ω1ω˙1J1 + ω2ω˙2J2 + ωdω˙dJd)

Механический динамический отклик Дифференциальное уравнение
Коронная шестерня
Левый мост
Правая ось

Блок открытого дифференциала предполагает жесткое соединение между коронной шестерней и
оси. Применяются эти уравнения ограничений.

В уравнениях используются эти переменные.

2 9063
N

Передаточное число кардан-кардан

J d

Торцевая инерция

0003 в сборе корона d

Корончатая шестерня линейное вязкостное демпфирование

ω d

Угловая скорость приводного вала

η

905 7905

Инерция вращения оси 1

b 1

Ось 1 линейно-вязкостное демпфирование

3 9905 905 905 905 J 2

Ось 2 вращения общая инерция

b 2

Ось 2 линейное вязкостное демпфирование

ω 2 2

9682 9024 905 905

Крутящий момент ведущего вала

T 1

Крутящий момент оси 1

T 2

905 905 905 905

905

Крутящий момент внутреннего сопротивления ведущего вала

T i1

Момент внутреннего сопротивления оси 1

T i2

4

905

дифференциалов | Открытые дифференциалы с ограниченным проскальзыванием и блокировкой

«У нас в наличии огромный выбор дифференциалов.Ниже приводится обзор доступных типов. Чтобы найти дифференциал для вашего автомобиля, просмотрите наши руководства по применению дифференциала.

Для индивидуального обслуживания звоните нашим специалистам по дифференциалам по телефону (800) 510-0950 для получения помощи в режиме реального времени.

Звоните до 16:00, и большинство заказов отправляется в ЖЕ ДЕНЬ!

ЗВОНИТЕ СЕЙЧАС

Дифференциал повышенного трения

Дифференциал повышенного трения создает большее тяговое усилие, чем открытый дифференциал.Большинство тормозов с ограниченным проскальзыванием, иногда называемых позиционными или позиционными дифференциалами, используют сцепления для привода обеих шин, но позволяют сцеплениям проскальзывать, когда углы транспортного средства и оси должны поворачиваться с разной скоростью. Однако блоки Detroit Truetrac и Wavetrac® действуют как открытый дифференциал, но прикладывают крутящий момент для привода шины с максимальным сцеплением.

Узнайте больше о нашем ассортименте дифференциалов с ограниченным скольжением, включая Eaton Truetrac & Posi, Wavetrac, Auburn HP, Pro и OEM:

Чтобы узнать, какие дифференциалы с ограниченным скольжением доступны для вашего автомобиля, воспользуйтесь нашей / Руководства по позитракции.


Блокировка дифференциалов

Блокировка дифференциалов использует различные средства для блокировки обеих осей, заставляя оба колеса поворачиваться синхронно независимо от условий тяги. Дифференциалы с блокировкой идеально подходят для более экстремального бездорожья и доступны в автоматическом или выбираемом исполнении.

Дифференциалы с автоматической блокировкой

Автоматические шкафчики запираются и отпираются автоматически без прямого участия водителя. Этот тип блокировки дифференциала заставляет оба колеса вращаться с одинаковой скоростью при приложении крутящего момента.Когда дроссельная заслонка поднята и автомобиль движется по инерции, они предназначены для того, чтобы каждая ось могла поворачиваться независимо для более плавного поворота. У нас есть шкафчики Detroit Locker и Lock Right.

Чтобы узнать, какие дифференциалы автоматической блокировки доступны для вашего автомобиля, воспользуйтесь нашими руководствами по применению автоматического запирания.

Выбираемые дифференциалы блокировки

Выбираемые шкафчики — это лучшее из обоих миров. Эти устройства позволяют водителю включать или отключать дифференциал одним нажатием кнопки.Это обеспечивает плавную работу и прохождение поворотов открытого дифференциала на улице, а также работу рулевого механизма, когда это необходимо в ситуациях с низким сцеплением. Наш инвентарь шкафчиков с возможностью выбора включает ARB Air Locker, Eaton ELocker и Auburn Select-A-Loc.

Чтобы узнать, какие выбираемые дифференциалы блокировки доступны для вашего автомобиля, воспользуйтесь нашими руководствами по применению выбираемых запирающих устройств.


Золотники

Золотник — это твердые держатели, которые не позволяют дифференцировать оси.Обе оси все время вращаются. Однако катушки не могут отсоединиться, как шкафчик, поэтому шины будут стрекать, когда автомобиль поворачивает. Увеличится износ шин. Золотники чаще всего используются в гонках, а иногда и на бездорожье.

Чтобы увидеть полные и мини-катушки, доступные для вашего автомобиля, воспользуйтесь нашими руководствами по применению автоматических запирающих устройств и катушек.

Руководства по применению дифференциала


Открытые дифференциалы

Большинство автомобилей оборудовано открытым дифференциалом на заводе.Этот тип дифференциала идеален на сухом асфальте, так как позволяет осям поворачиваться с разной скоростью при прохождении поворотов. Однако открытый дифференциал не идеален, когда одна или обе шины теряют сцепление с дорогой. В таких ситуациях шина без тяги вращается, а шина с тяговым усилием ничего не делает. Мы поставляем открытые дифференциалы как целые, так и отдельные корпуса и внутренние компоненты как от производителей оригинального оборудования, так и от производителей послепродажного обслуживания.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *