Otwarty mechanizm różnicowy. Co to jest mechanizm różnicowy i jak działa?

28 stycznia 2018 r

Moment obrotowy generowany przez silnik wewnętrzne spalanie, jest przenoszony na koła za pomocą różnych mechanizmów - wałów, przekładni wielowypustowych i zębatych, mechanizmów różnicowych. Te ostatnie cieszą się największym zainteresowaniem fanów ekstremalnej jazdy terenowej, gdyż biorą udział w dystrybucji mocy. Wielu miłośników motoryzacji ma niewielkie pojęcie o działaniu tego urządzenia, dlatego warto zastanowić się, czym jest mechanizm różnicowy w samochodzie, wyjaśniając jego budowę i zasadę działania.

Cel mechanizmu

Aby zrozumieć rolę mechanizmu różnicowego, stosowanego w pojazdach wszystkich typów, należy wziąć pod uwagę konstrukcję konwencjonalnej przekładni planetarnej, która przenosi siłę z wału napędowego na dwie półosie. Algorytm działania urządzenia jest prosty:

1. Kardan obraca trzonek ze śrubową przekładnią na końcu.
2. Z trzonu obraca się duża przekładnia planetarna połączona z dwoma półosiami.
3. Moment obrotowy przenoszony jest z przekładni planetarnej na półosie i koła zamontowane na końcach.

Bez mechanizmu różnicowego skrzynia biegów rozkłada moment obrotowy równomiernie na 2 osie, dzięki czemu koła obracają się z tą samą prędkością. To oddzielenie jest całkiem odpowiednie do ruchu po linii prostej, co w rzeczywistości jest dość rzadkie - nawet podczas jazdy po płaskich odcinkach autostrady samochód zbacza z linii prostej.

Aby samochód wykonał idealny skręt, koła jednej osi muszą się obracać przy różnych prędkościach, gdy zewnętrzna część toczy się po szerszym łuku. Prosta skrzynia biegów, zapewniająca równy obrót obu półosi, będzie powodowała ślizganie się jednej opony, a drugiej podczas skręcania, co znacznie pogarsza zwrotność samochodu.

Odniesienie. Problem jest bardzo istotny w przypadku SUV-ów ze stałym napędem na wszystkie koła. W w tym przypadku moment obrotowy jest rozdzielany nie tylko między kołami, ale także między osiami, które obracają skrzynię biegów przedniej i tylnej osi.

Do zmiany prędkości kątowej prawego i lewego koła w zależności od stromości zakrętu potrzebny jest mechanizm różnicowy połączony z przekładnią planetarną. Mechanizm automatycznie rozdziela moment obrotowy na półoś, umożliwiając oponom kół wykonywanie różnej liczby obrotów, gdy pojazd porusza się po łuku. Bez mechanizmu różnicowego normalna praca pojazdu jest niemożliwa z następujących powodów:

• niewystarczająca sterowność;
• szybkie zużycie opon;
• przyspieszone zużycie części skrzyni biegów, wałów i półosi.

Jak działa swobodny mechanizm różnicowy?

Mechanizmy tego typu Zdecydowana większość samochodów wyposażona jest w napęd na przednią lub tylną oś. W pierwszym przypadku jednostka znajduje się wewnątrz skrzyni biegów, w drugim stanowi część przekładni planetarnej tylnej osi.

Projekt przekładnia planetarna wymaga użycia przekładni stożkowych. Istnieją inne typy skrzyń biegów samochodowych - cylindryczne, stożkowo-cylindryczne i ślimakowe.

Konstrukcja mechanizmu różnicowego typu swobodnego umożliwia połączenie z przekładnią główną. Mechanizm tylnej osi składa się z następujących części:

• trzpień z przekładnią stożkową połączoną z wałem napędowym;
• napędzana przekładnia planetarna;
• obudowa przekładni napędzanej wyposażona jest w dwa występy, w które wkładane są osie kół zębatych;
• przekładnie satelitarne w kształcie stożka;
• napędzane koła zębate półosi;
• namiar;
• obudowa przekładni.

W samochodach osobowych zamontowane są 2 satelity, a w ciężarówkach cztery.

Aby przestudiować zasadę działania swobodnego mechanizmu różnicowego, skorzystaj z następującego przykładu:

1. Gdy samochód jedzie prosto, koła kręcą się z tą samą prędkością. Trzon obraca przekładnię planetarną wraz z przymocowanymi do niej satelitami, przy czym ta ostatnia pozostaje nieruchoma i przekazuje równy moment obrotowy w obu osiach w wyniku nacisku na zęby.
2. Samochód skręca w zakręt. Satelity wirujące wraz z dużym kołem zębatym zaczynają obracać się wokół własnej osi i w różnych kierunkach.
3. Moc na wale nie jest dzielona na pół, ale w zależności od nachylenia łuku. Dzięki połączonemu obrotowi satelitów, półosie i koła wykonują różną liczbę obrotów, samochód skutecznie pokonuje zakręt bez poślizgu i poślizgu gumy.

Mechanizm różnicowy nazywany jest mechanizmem różnicowym swobodnym, ponieważ przenosi większy moment obrotowy na koło, które łatwiej się obraca. Oczywiste jest, że podczas skręcania opona wewnątrz łuku opiera się obrotowi, więc mechanizm różnicowy ustępuje więcej mocy druga oś - przeciwne koło obraca się szybciej.

Notatka. Samochody i SUV-y z napędem na wszystkie koła są wyposażone w trzy rozdzielacze mechanizmu różnicowego - międzyosiowy (montowany w skrzyni rozdzielczej) i dwa międzykołowe.

Decyduje darmowy mechanizm główny problem, ale powoduje efekt uboczny. Kiedy jedna opona zaczyna stykać się ze śliską nawierzchnią – lodem, ubitym śniegiem, błotem – zaczyna się poślizg. Powodem jest mechanizm różnicowy, który przenosi maksymalną moc w kierunku najmniejszego oporu. Aby zapobiec podobne sytuacje Wiele pojazdów posiada tymczasową blokadę mechanizmu różnicowego.

Rodzaje mechanizmów

Aby pozbyć się poślizgu na śliskiej nawierzchni lub w warunkach terenowych, producenci wyposażają pojazdy w mechanizmy różnicowe o następujących konstrukcjach:

• mechanizm swobodny z wymuszonym blokowaniem z napędu;
• częściowo blokowany mechanizm różnicowy o ograniczonym poślizgu;
• samoblokująca przekładnia ślimakowa typu Torsen.

W pierwszym wariancie zastosowano opisaną powyżej przekładnię, dodatkowo wyposażoną w blokadę. System działa prosto: w razie potrzeby kierowca uruchamia napęd, który blokuje satelity w stanie stacjonarnym. Moment obrotowy zaczyna być dzielony dokładnie na pół, osie obracają się z tą samą prędkością, a pojazd skutecznie pokonuje problematyczny obszar.

Wymuszone blokowanieŚrodkowy mechanizm różnicowy jest aktywowany za pomocą różnych napędów:

• mechaniczny - z dźwigni skrzyni rozdzielczej;
• elektryczny;
• pneumatyczny;
• hydrauliczny.

Podobne elementy napędowe służą do zatrzymywania i utrzymywania satelitów przedniej lub tylnej osi.

Producenci wyposażają samochody w drogie konfiguracje system kontroli trakcji. „Oszukuje” mechanizm różnicowy w inny sposób: na podstawie sygnału z czujnika wykrywającego szybki obrót jednego koła elektronika wydaje polecenie jego spowolnienia. Wtedy przekładnie satelitarne zaczynają przekazywać większą moc na drugą oś i samochód przestaje „wioszyć” w miejscu.

Urządzenie o wysokiej odporności

Oprócz satelitów, przekładni napędowych i napędzanych, mechanizm różnicowy o ograniczonym poślizgu obejmuje następujące elementy:

• obudowa sztywno przymocowana do przekładni planetarnej;
• pakiet tarcz ciernych zamontowanych na każdej półosi;
• stalowe koła, których występy są zamocowane w korpusie;
• sprężyna dystansowa umieszczona pomiędzy zębatkami stożkowymi półosi.

Stal i tarcze cierne (podobne stosowane są w sprzęgłach) montuje się naprzemiennie, pierwsza obraca się wraz z korpusem, druga z osiami. Przekładnia w kształcie stożka jest umieszczona na wypustach osi i może przemieszczać się na określoną odległość. Sprężyna naciska 2 przeciwległe koła zębate osiowe.

Częściowa blokada mechanizmu różnicowego następuje w następujący sposób:

1. Na prostym, suchym odcinku drogi satelity stoją nieruchomo, a dyski obracają się względem siebie.
2. Kiedy jedna opona uderza w śliską powierzchnię, zaczyna się poślizg. Dzięki stożkowemu kształtowi zębów koła zębate po stronie zatrzymanego koła zaczną się odpychać.
3. Przekładnia osi poruszy się i ściśnie pakiet tarcz. Powstanie siła tarcia, powodująca obrót osi wraz z korpusem bezpośrednio z przekładni planetarnej, z pominięciem satelitów.

Takie urządzenie samodzielnie reguluje stopień zablokowania – im wolniej opona się kręci. dobra przyczepność, im bardziej tarcze są ściskane i tym większy jest dostarczany moment obrotowy.

Przekładnie samoblokujące typu Torsen

Zasada działania tych mechanizmów opiera się na jednej cesze pary ślimaków: przekładnia jest w stanie przekazywać obrót do satelity, ale działanie odwrotne jest niemożliwe. Wszystkie koła zębate, w tym satelitarne, wykonane są w postaci cylindrów z ukośnymi łukowatymi zębami. W sumie w mechanizmie zastosowano 3 pary przekładni ślimakowych zamontowanych wokół przekładni osi.

Mechanizm różnicowy o ograniczonym poślizgu działa w następujący sposób:

1. Podczas ruchu liniowego satelity ślimakowe zachowują się podobnie jak przekładnie stożkowe - nie obracają się same, ale obracają osie z przekładni głównej.
2. Podczas skręcania liczba obrotów jednej półosi wzrośnie, co spowoduje obrót par satelitów - moc zacznie być inaczej rozdzielana.
3. Ponieważ każda para satelitów jest połączona ze sobą przekładnią zębatą czołową, wyeliminowany jest poślizg jednego koła. Oś jest w stanie obrócić swojego satelitę, który obraca sąsiedniego, który nie może już obrócić osi drugiej osi. Mechanizm blokuje się automatycznie.

Urządzenie Torsen jest najbardziej niezawodne i zaawansowane, ale zbyt drogie, dlatego jest instalowane w samochodach maksymalna konfiguracja. Reszta korzysta z bardziej dostępnych mechanizmów o wysokim tarciu.

Znany wśród fanów ekstremalnej jazdy terenowej najprostszy sposób aby uniknąć poślizgu - zablokuj tylny mechanizm różnicowy za pomocą spawania. Satelity są ściśle zespawane z osiami i zawsze pozostają nieruchome. To prawda, że ​​​​takie samochody są przeznaczone wyłącznie do jazdy po ziemi i śniegu - eksploatacja ich na twardych nawierzchniach jest zbyt niewygodna i kosztowna.

Co to jest różnicowe

Mechanizm różnicowy to urządzenie rozdzielające przepływ mocy z silnika na inne elementy przekładni. W samochodzie z napędem na jedną oś wykorzystuje się tylko jeden mechanizm różnicowy, międzyosiowy, natomiast w samochodzie z napędem na wszystkie koła są ich trzy – dwa międzyosiowe i jeden międzyosiowy.

Weźmy na przykład klasyczny mechanizm różnicowy (w przeciwieństwie do zablokowanych nazywa się go „otwartym” lub „wolnym”). Jest on zamontowany w obudowie głównej przekładni i odbiera moment obrotowy z napędzanej przekładni. W skrzyni mechanizmu różnicowego znajdują się stożkowe przekładnie satelitarne. Zazębiają się z zębatkami zamontowanymi na półosiach, a one z kolei obracają koła napędowe. Podczas jazdy po płaskiej i prostej drodze prędkości kątowe kół są takie same, a satelity nie obracają się wokół własnej osi. Podczas skręcania lub jazdy po nierównych powierzchniach, gdy prawe i lewe koło poruszają się różnymi ścieżkami, satelity zaczynają się obracać i redystrybuować moment obrotowy.

Przekładnia główna tylnej osi VAZ-2101: 1 – kołnierz wału napędowego; 2 – uszczelka olejowa; 3 – pierścień zgarniający olej; 4 - łożysko przednie bieg; 5 - łożysko tylne bieg; 6 – pierścień regulacyjny; 7 – pierścień podporowy przekładni osi; 8 – przekładnia osiowa; 9 – satelita; 10 – palec satelitarny; 11 – napędzane koło zębate głównego biegu; 12 – skrzynka mechanizmu różnicowego; 13 – śruba mocująca zatyczkę nakrętki regulacyjnej; 14 – korek nakrętki regulacyjnej; 15 – łożysko skrzyni mechanizmu różnicowego; 16 – nakrętka regulacyjna napędzanego koła zębatego; 17 – śruba mocująca napędzane koło zębate do kołnierza skrzyni mechanizmu różnicowego; 18 – przekładnia napędowa przekładni głównej; 19 – obudowa przekładni głównej; 20 – tuleja dystansowa; 21 – podkładka; 22 – nakrętka koła zębatego napędu tylnego mostu.

Istnieje prosty wzór odzwierciedlający zależność prędkości obrotowych skrzyni różnicowej od kół zębatych bocznych. Jeśli przez a1 I a2 wyznaczyć prędkości obrotowe przekładni półosiowych i przelotowych A- prędkość obrotowa skrzynki różnicowej, wówczas: a = (a1+a2)/2. Ze wzoru wynika, że ​​jeśli jedno z kół samochodu jest nieruchome, to drugie koło obraca się wraz z nim podwójną częstotliwość. Jeżeli jedno z dwóch kół napędowych uderzy w śliską nawierzchnię ( mokry asfalt, plamy oleju, lód) gwałtownie spadają opory jego obrotu, zmniejsza się przyczepność do drogi, przez co koło nie jest w stanie wytworzyć niezbędnej siły uciągu. Takie koło zacznie się szybciej obracać i ślizgać. Drugie koło napędowe, które ma wystarczającą przyczepność, będzie zasilane takim samym momentem obrotowym jak to, które się ślizga. Drugie koło, mając możliwość wygenerowania większej siły trakcyjnej, nie będzie w stanie tego zrobić, ponieważ mechanizm różnicowy przekaże na nie tylko połowę momentu obrotowego z przekładni głównej.

Jeśli opór ruchu samochodu przekroczy siłę uciągu antypoślizgowego koła, samochód nie będzie mógł się poruszać. Prędkość obrotowa ślizgającego się koła gwałtownie wzrośnie, a drugie koło się zatrzyma. Samochód się poślizgnie. Próba zwiększenia przez kierowcę siły uciągu na kołach poprzez zwiększenie dawki paliwa doprowadzi jedynie do zwiększenia prędkości obrotowej jednego z kół. W takiej sytuacji wydaje się istotna wada konwencjonalny mechanizm różnicowy, który zmniejsza zwrotność pojazdu zarówno na śliskich drogach, jak i na glebach zapewniających duży opór toczeniu się kół (piasek, śnieg, błoto).

Wymuszone blokowanie

W pojazdach przeznaczonych do jazdy terenowej konieczne jest zainstalowanie specjalnie zaprojektowanych mechanizmów różnicowych. Blokowanie Często stosuje się mechanizmy różnicowe z wymuszoną blokadą. W nich kierowca za pomocą specjalnego napędu (najczęściej pneumatycznego) chwilowo zatrzymuje obrót satelitów, a koła samochodu zaczynają obracać się z tą samą prędkością. Należy wziąć pod uwagę, że samochód z zablokowanym mechanizmem różnicowym na krętej drodze zużywa więcej paliwa, a jego opony intensywnie się zużywają, co oznacza wzrost kosztów eksploatacji samochodu.

Gdy wzajemny obrót kół wokół wspólnej osi przy zablokowanym mechanizmie różnicowym będzie większy, niż pozwala na to odkształcenie sprężyste opon, nastąpi poślizg kół, który będzie trwał do momentu, gdy którekolwiek koło wypadnie z drogi na nierównej nawierzchni. Sugeruje to, że kierowca nie powinien zapomnieć o wyłączeniu blokady mechanizmu różnicowego po pokonaniu trudnego odcinka. Przewiduje to wiele konstrukcji automatyczne odblokowanie lub ograniczenie możliwości włączenia blokowania prędkości.

Samoblokujące mechanizmy różnicowe

Aby uprościć proces sterowania, stosuje się tzw. Samoblokujące mechanizmy różnicowe. Obecnie stosuje się głównie cztery rodzaje blokowania: tarczowe (tarcie, o ograniczonym poślizgu, LSD), wiskotyczne (sprzęgło wiskotyczne) i śrubowe (ślimakowe). Korzystają z najnowocześniejszych rozwiązań systemy elektroniczne kontrola poślizgu kół w oparciu o wykorzystanie czujników obrotu i wykorzystanie standardowe hamulce(z reguły systemy te łączone są z systemami przeciwblokującymi i antypoślizgowymi).

Blokada dysku

Istnieją dwie popularne konstrukcje mechanizmów różnicowych ze sprzęgłem ciernym. W pierwszym zastosowano jedno, w drugim dwa złącza. W pierwszym przypadku sprzęgło cierne 1 umieszcza się pomiędzy jedną z półosi a skrzynką różnicową. Tarcze z brązu osadzone są w wypustach tulei 2, połączonej ze skrzynią mechanizmu różnicowego, tarcze stalowe osadzone są na wypustach półosi 3. Tarcze dociskane są do siebie przez sprężyny 4. Gdy oba koła napotkają ten sam opór, cały mechanizm różnicowy obraca się jako jedna jednostka i nie ma tarcia w sprzęgle 1.

Druga konstrukcja to mechanizm różnicowy o ograniczonym poślizgu z podwójnymi sprzęgłami ciernymi, który jest powszechnie stosowany Amerykańskie samochody. W tej konstrukcji poprzeczkę zastąpiono dwiema oddzielnymi osiami 5 satelitów 6 przecinającymi się pod kątem prostym. Osie 5 mają możliwość przemieszczania się względem siebie zarówno w kierunku osiowym, jak i kątowym, dla których ich końce posiadają skosy A i. B, odpowiednio, z którymi spoczywają na mechanizmie różnicowym skrzynki 9. Ponadto do mechanizmu różnicowego wprowadzane są miseczki pośrednie 7, a także koła zębate osi zamontowane na wypustach półosi.

W przypadku nieobrotowych satelitów siła przenoszona jest na półosie, jak w prostym mechanizmie różnicowym. Kiedy satelity się obracają, ten ostatni przesunie skosy końcowe osi 5 tak, aby siła była sprzęgło cierne 8 przenoszone przez miskę 7 wzrośnie w przypadku opóźnionego półosi i zmniejszy się w przypadku szybciej obracającej się osi. W tym przypadku wielkość momentu hamowania nie będzie stała, jak w mechanizmie różnicowym ze sprzęgłem jednotarczowym, ale będzie proporcjonalna do momentu przenoszonego przez koła.

Dla normalna operacja taka różnica wymaga użycia specjalnego olej przekładniowy dla LSD lub odpowiednich dodatków do konwencjonalnego oleju. Ponadto z czasem konieczna staje się regulacja ze względu na zużycie tarczy.

Blokowanie lepkie

Zasada jego działania jest taka sama jak w przypadku dysku. Sprzęgło hydrauliczne składa się z dużej liczby tarcz o lepkich powierzchniach roboczych. Dzięki właściwościom specjalnego lepkiego płynu na bazie silikonu, który twardnieje pod wpływem ogrzewania, tarcze przenoszą moment obrotowy w zależności od różnicy prędkości obrotowej wałów wejściowego i wyjściowego. Ogrzewanie następuje, gdy jedna półoś zaczyna obracać się szybciej niż druga.

Cechą charakterystyczną konstrukcji jest to, że w przypadku długotrwałego poślizgu koła, sprzęgło blokujące za pomocą lepkiego płynu początkowo pracuje miękko, a następnie następuje znaczny wzrost skuteczności blokowania. W utwardzonym silikonie tarcze są sztywno sprzężone, a półosie są zablokowane. Sprzęgła wiskotyczne nie wymagają konserwacji i są uważane za bardzo niezawodne, jednak dla ich długotrwałej pracy konieczne jest zachowanie całkowitej szczelności urządzenia.

Blokada śrubowa

Zasada jego działania jest następująca: w trybie normalnym śruby (lub ślimaki, jak je nazywają ze względu na swój charakterystyczny kształt) swobodnie toczą się wokół centralnego koła zębatego. Jeśli moment obrotowy się zmieni, śruby wślizgną się skrajne położenie i są zamocowane w mimośrodowych rowkach. Po wyrównaniu momentu śruby powracają do pierwotnego położenia. Moment zadziałania zamków śrubowych jest określony przez profil śrub. Takie mechanizmy różnicowe są mało podatne na zużycie (żywotność jest porównywalna z żywotnością skrzyni lub klasycznego mechanizmu różnicowego), a stosowany jest zwykły olej przekładniowy.

Zamek krzywkowy

Blokada ta jest wyzwalana w przypadku różnicy prędkości kół. Spójrzmy na przykład implementacji różnicowej firmy Tractech. Krzywki obrotowe są zamontowane w obudowie mechanizmu różnicowego pomiędzy parami kół zębatych koronowych. W normalnych warunkach nie uczestniczą w pracy, ale gdy tylko jedno z ich kół zacznie się ślizgać (czyli obracać się znacznie szybciej niż drugie), krzywki obracają się i zazębiają się pary kół zębatych, zapewniając w ten sposób całkowita blokada. Blokada zostaje wyłączona, gdy ślizgające się koło przestanie się ślizgać. Ten typ mechanizmu różnicowego jest również dość trwały i nie wymaga specjalnych olejów.

Funkcje kontrolne

Prowadzenie samochodu wyposażonego w samoblokujący międzyosiowy mechanizm różnicowy ma pewne szczególne cechy. W szczególności samochód na zakręcie śliska powierzchnia może wykazywać nadsterowność; w przypadku zbyt intensywnego przyspieszania na mieszanej nawierzchni może zboczyć z zamierzonej trajektorii itp. Dotyczy to szczególnie rozwiązań oferowanych jako dodatkowe wyposażenie firmy trzecie. Jednak właściwe wykorzystanie właściwości takich mechanizmów różnicowych pozwala na pewne poruszanie się w trudnych warunkach drogowych, a także znacznie zwiększa osiągi w terenie.

M Centralny mechanizm różnicowy i jego blokady

Jeżeli nie ma podziału mocy między osiami (centralny mechanizm różnicowy lub mechanizm odłączający), konieczne jest wyłączenie przedniej osi, aby przednie i tylne koła mogły obracać się z różnymi prędkościami kątowymi. W zależności od warunków jazdy wymagane jest, aby koła przednie i tylne osie, a koła jednego mostu mogłyby obracać się z różnymi częstotliwościami i przechodzić różne sposoby. Jest to szczególnie prawdziwe podczas skręcania: przednie koła pokonują większą odległość podczas skręcania niż tylne koła.

Na zmianę toru koła wpływają różne czynniki: poślizg opon, kąt poślizgu opon, ciśnienie powietrza, obciążenie koła, kinematyka zawieszenia. Oczywiste jest, że podczas jazdy zmienia się także stosunek dróg pokonywanych przez koła przedniej i tylnej osi. Okoliczność ta wyklucza możliwość zastosowania innego przełożenia w przekładniach głównych mostów, aby zniwelować różnicę w przemierzanych trasach.

Koła różnych osi samochodu, połączone ze sobą sztywno kinematycznie, przy obrocie mają takie same prędkości kątowe. Na twardej nawierzchni podczas jazdy samochodem z napędem na wszystkie koła (w przypadku braku środkowego mechanizmu różnicowego) mogą wystąpić warunki, w których koła różnych osi będą próbowały poruszać się z różnymi prędkościami liniowymi, a sztywne połączenie mechaniczne pomiędzy staną się przeszkodą w osiągnięciu tego celu. Podczas ruchu prostoliniowego opisywane zjawisko może być spowodowane np. różnicą promieni toczenia połączonych ze sobą kół. W takim przypadku toczeniu kół powinien towarzyszyć względny ruch punktów styku opony z nawierzchnią drogi (z poślizgiem lub poślizgiem).

To samo jest możliwe przy tych samych promieniach toczenia, ale podczas jazdy po drodze o nierównej nawierzchni lub podczas skręcania. Poślizgowi lub poślizgowi opon występującemu w takich warunkach towarzyszy zwiększone zużycie, zużycie mechanizmów przekładni i marnotrawstwo energii silnika na poruszanie pojazdem. Aby koła toczyły się bez szkodliwych zjawisk towarzyszących w skrzyni biegów, oprócz mechanizmów różnicowych międzyosiowych montowane są mechanizmy różnicowe międzyosiowe.

Jednak w warunkach jazdy terenowej samochód może stracić mobilność w momencie, gdy koła jednego z mostów stracą przyczepność i zaczną się ślizgać. W takiej sytuacji konwencjonalny mechanizm różnicowy nie będzie w stanie przenieść momentu obrotowego niezbędnego do ruchu na tylne koła spoczywające na twardym podłożu. Aby tego uniknąć, SUV-y są wyposażone w centralne mechanizmy różnicowe z wymuszoną blokadą. Przykład tego konstruktywne rozwiązanie Może służyć Niva VA3-2121, wyposażona w skrzynię rozdzielczą z centralnym mechanizmem różnicowym z wymuszoną blokadą.

Kierowca samochodu wykorzystuje blokadę do pokonania trudnego odcinka drogi. Wracając na autostradę, należy odblokować środkowy mechanizm różnicowy. W nowoczesnych konstrukcjach oprócz mechanicznych stosowane są inne napędy (pneumatyczne, hydrauliczne, elektryczne), a sam proces aktywacji sprowadza się do prostego naciśnięcia przycisku na panelu.

Kolejnym krokiem było pojawienie się samoblokujących centralnych mechanizmów różnicowych. Zasady ich działania są podobne do międzykołowych, jednak warunki i zadania są nieco inne. Tak więc, gdy samochód skręca, wałem biegnącym względem obudowy mechanizmu różnicowego zawsze będzie wał przenoszący moment obrotowy na oś kierowaną, który jest określony przez kinematykę skręcania samochodu z układem kół 4x4. Na tej podstawie podczas biegania wał napędowy Dla osi kierowanej wskazane jest, aby współczynnik blokowania był niski, a w przypadku jazdy (poślizgu) osi nieskrętnej powinien być nieco wyższy. Taki mechanizm różnicowy nazywany jest samoblokującym z asymetrycznymi właściwościami blokującymi.

Aktualnie włączone SUV-y pasażerskie Powszechnie stosowane są centralne mechanizmy różnicowe z automatyczną blokadą za pomocą sprzęgła hydraulicznego z lepkim płynem. Zapewniają optymalną przyczepność w każdych warunkach jazdy, eliminując potrzebę wymuszonego blokowania. Mają też inne zalety. Jednostka ta chroni przekładnię przed przeciążeniem, które może wystąpić np. w przypadku nagłego uderzenia koła.

Automatyczna blokada mechanizmu różnicowego sprzęgło hydrauliczne z lepką cieczą, wrażliwie reaguje na stan nawierzchni drogi i zapewnia bardziej równomierną prędkość pojazdu, a także zmniejsza ryzyko utknięcia. Podczas hamowania centralny mechanizm różnicowy tego typu zapobiega blokowaniu się koła jednej osi względem koła drugiej, co prowadzi do utraty stabilności. Ponadto znacznie zmniejsza się redystrybucja nadmiernej siły hamowania z jednej pary kół na drugą drogi hamowania i zachowuje pełną kontrolę nad samochodem.

Przyjrzyjmy się, jak działa automatyczny blokowany centralny mechanizm różnicowy GKN ze sprzęgłem hydraulicznym. Zmiana w nim momentu tarcia jest obliczana tak, aby podczas manewrowania na nawierzchni o dobrych właściwościach przyczepnych (asfalt, beton itp.) pomiędzy wałami wyjściowymi występował niewielki moment tarcia. Wraz ze wzrostem różnicy w ich częstotliwościach obrotowych tarcie pomiędzy ogniwami sprzęgającymi znacznie wzrasta. Blokowanie za pomocą wiskotycznego sprzęgła płynnego odbywa się dokładnie zgodnie z rozkładem momentu obrotowego w centralnym mechanizmie różnicowym.

Badania potwierdziły, że rozkład momentu obrotowego pomiędzy przednimi i tylnymi kołami zapewnia niemal neutralne prowadzenie samochodu. Pod względem łatwości prowadzenia i bezpieczeństwa pojazdy z napędem na wszystkie koła wyposażone w ten rodzaj napędu przewyższają nawet pojazdy z napędem na przednie koła. samochody. Jednak przy wszystkich zaletach tego rodzaju blokowania należy zauważyć, że faktyczne uruchomienie blokady po rozpoczęciu ślizgania się kół, charakterystyczne dla sprzęgła wiskotycznego, znacznie zmniejsza szanse na skuteczne pokonanie poważnych przeszkód terenowych w trakcie jazdy. w postaci miękkiej gleby, błota lub śniegu, ponieważ ślizgające się koło może szybko się zakopać. W rezultacie możliwości pojazdu, nawet przy zablokowanym centralnym mechanizmie różnicowym, mogą nie wystarczyć do samodzielnej jazdy.

Możliwość podłączenia przedniej osi

Wielu producentów SUV-ów stosuje schemat z wtykową osią przednią (tzw pół etatu napęd na 4 koła). W tym przypadku z reguły nie ma centralnego mechanizmu różnicowego, a w trybie napędu na wszystkie koła między osiami ustanawiane jest sztywne połączenie kinematyczne. Producenci zalecają podłączanie osi przedniej tylko w trudnych warunkach drogowych, gdy koła są podatne na poślizg.

Długotrwała jazda w tym trybie po drogach o twardej nawierzchni powoduje zwiększone zużycie opony i skrzynia biegów (w szczególności w skrzyniach rozdzielczych z napędem łańcuchowym łańcuch jest przeciążony), zwiększone zużycie paliwa, a także pogarsza prowadzenie przy dużych prędkościach. Aby uniknąć tych negatywnych konsekwencji, wiele projektów zapewnia nie tylko wyłączenie oś przednia, ale także odłączenie przednich kół od półosi.

W tym celu stosuje się piasty kół (sprzęgła). wolne koło), które mogą być automatyczne lub ręczne, rozłączanie półosi za pomocą napędu elektrycznego lub pneumatycznego itp.

O autorze: admin

Kiedy samochód porusza się na zakrętach, koła osi napędowej pokonują drogę o różnej długości. Aby zapobiec poślizgowi opon, koła muszą obracać się z różnymi prędkościami. Zastanówmy się: czym jest mechanizm różnicowy i zasada jego działania, jakie są typy.

Co to jest?

Mechanizm różnicowy to mechanizm, który umożliwia obracanie się kół osi napędowej z różnymi prędkościami i tym samym dostarczanym do nich momentem obrotowym. W skrzyni biegów z jedną osią napędową mechanizm różnicowy montowany jest pomiędzy napędami kół (napęd międzykołowy). W samochody z napędem na wszystkie koła może być umieszczony pomiędzy osiami napędowymi (międzyosiowy).

Iloczyn siły uciągu i promienia koła daje moment obrotowy, który mechanizm różnicowy musi przenieść na koła. Gdy przyczepność jest słaba lub jedno koło jest luźne, moment obrotowy i przyczepność na kole są niewielkie lub nie ma ich wcale, pojazd nie będzie mógł kontynuować jazdy. Jest to cecha powszechnie stosowanego mechanizmu różnicowego z przekładnią stożkową. Ten typ mechanizmu różnicowego nazywany jest symetrycznym, ponieważ równomiernie rozkłada moment obrotowy pomiędzy kołami.

Dzieje się tak, ponieważ satelita działa jak dźwignia równoramienna i przenosi tylko równe siły na przekładnie osi, a zatem na koła napędowe. Jeśli jedno z kół ma niewielką przyczepność do nawierzchni, wówczas efektywny moment obrotowy na nim jest niewielki, a odpowiednio symetryczny mechanizm różnicowy przekaże tę samą siłę na drugie koło. Oznacza to, że jeśli jedno koło się ślizga, siła uciągu na drugim wynosi zero, co negatywnie wpływa na zdolność do jazdy w terenie.

Aby to poprawić, w samochodach stosuje się pełną lub częściową blokadę mechanizmu różnicowego, której stopień ocenia się na podstawie współczynnika blokowania.

Współczynnik blokowania (Kb) - stosunek momentu obrotowego na kole opóźnionym do momentu obrotowego na kole wiodącym. Jego wartość dla mechanizmu różnicowego symetrycznego jest zawsze równa 1, dla mechanizmów różnicowych o ograniczonym poślizgu od 1 do 5. Im większa wartość Kb, tym lepsze właściwości terenowe pojazdu. Oznacza to, że przy Kb = 3 moment na kole opóźnionym będzie trzy razy większy niż na kole ślizgającym się. Ale moment na kole w tej sekundzie będzie możliwy od 20 do 70%, w zależności od możliwości mechanizmu blokującego.

Istnieje kilka rodzajów mechanizmów różnicowych.

Pełna blokada mechanizmu różnicowego

Wymuszona blokada mechanizmu różnicowego jest stosowana głównie w SUV-ach i samochody ciężarowe, aby poprawić wydajność w terenie. Włącza się go kluczykiem w kabinie, według potrzeby. Bardzo ważne jest wyłączenie blokady podczas jazdy po suchym podłożu, aby uniknąć uszkodzenia półosi.

Przykładem jest zablokowanie środkowego mechanizmu różnicowego w VAZ-2121. Wymuszone uruchamianie przez kierowcę. Prędkości kątowe kół są tu zawsze równe, co jest sprzeczne z warunkami ruchu pojazdu po zakręcie, prowadzi do zużycia opon i pogorszenia prowadzenia na twardych nawierzchniach.

Sprzęgło lepkie

Sprzęgło wiskotyczne to sprzęgło wielotarczowe, w którym przenoszony moment obrotowy zwiększa się wraz ze wzrostem różnicy prędkości pomiędzy wałem napędowym i napędzanym. Stosowany w uproszczonych układach stałego napędu na wszystkie koła oraz jako mechanizm blokujący mechanizm różnicowy.

Zasada działania sprzęgła wiskotycznego opiera się na specjalnych właściwościach specjalnego płynu silikonowego: wraz ze wzrostem temperatury jego lepkość nie maleje, jak np. oleju, ale wzrasta. Sprzęgło lepkie to cylinder wypełniony cieczą silikonową. Wewnątrz znajduje się pakiet perforowanych dysków połączonych jednym przejściem odpowiednio z wałami napędowymi i napędzanymi.

W przekładnia napędu na wszystkie koła Na normalne warunki ruchu wały obracają się z w przybliżeniu tą samą prędkością: wał wejściowy napędzany jest momentem obrotowym z głównej osi napędowej, a wał wyjściowy obraca się za pomocą kół, z którymi jest połączony. Gdy koła głównej osi napędowej ślizgają się wał wejściowy obraca się szybciej niż moc wyjściowa (samochód praktycznie stoi w miejscu), płyn nagrzewa się w wyniku tarcia na tarczach, a sprzęgło zaczyna przekazywać większy moment obrotowy do wału wyjściowego.

Istotna wada sprzęgła wiskotycznego: obsługa sprzęgła jest czasochłonna, a jego optymalne właściwości są trudne do doboru. Dlatego wielu producentów odmawia stosowania sprzęgieł wiskotycznych na rzecz sterowane elektronicznie sprzęgła wielotarczowe.

Thorsena

Z angielskiego TORQUE – moment obrotowy i „SENSING” – czyli wrażliwy wrażliwe na moment obrotowy. Satelity umieszczone są w obudowie prostopadle do jej osi, połączone ze sobą parami za pomocą przekładni czołowej, a z przekładniami półosiowymi poprzez przekładnię ślimakową. Podczas skrętu przekładnia osi połączona z kołem opóźnionym obraca sprzężonego z nią satelitę, co z kolei obraca drugiego satelitę i przekładnię osi.

Takie sztywne połączenie kinematyczne umożliwia obracanie się kół samochodu z różnymi prędkościami. Siły tarcia powstające w przekładni ślimakowej na skutek różnicy momentu obrotowego na kołach blokują mechanizm różnicowy. Wadą projektu jest złożoność produkcji, montażu urządzenia jako całości i jego naprawy.

Quaife

Satelity rozmieszczone są w dwóch rzędach równoległych do osi obrotu obudowy. Ponadto nie są one montowane na osiach, ale znajdują się w obustronnie zamkniętych otworach obudowy. Prawy rząd satelitów (może ich być od 3 do 5) zazębia się z przekładnią prawej osi, lewy z lewą. Ponadto satelity z różnych rzędów współdziałają ze sobą poprzez jeden.

Kiedy jedno z kół zaczyna pozostawać w tyle, związane z nim koło zębate zaczyna obracać się wolniej niż obudowa mechanizmu różnicowego i włączać wraz z nim satelitę. Przekazuje ruch do powiązanego z nim satelity, a ten z kolei do koła zębatego bocznego. Zapewnia to różne prędkości kół podczas skręcania.

Z powodu różnicy momentu obrotowego na kołach powstają siły tarcia, powodując blokowanie, co zwiększa siłę uciągu samochodu, zwiększając jego zdolność do jazdy w terenie. Otrzymuje się tego typu różnice największa dystrybucja w tuningu.

Wiele osób planujących zakup SUV-a, wybierając konkretny model, może oczywiście spotkać się z określeniem „blokada mechanizmu różnicowego”. Ale co to jest? Lubię to? A jaka jest zasada działania i potrzeba tego właśnie mechanizmu różnicowego? Jak pokazuje praktyka, nie wszyscy przyszli potencjalni „kierowcy Jeepa” wiedzą.

W tym artykule porozmawiamy o co to jest różnica i dlaczego jest w samochodzie. W jakich odmianach występuje i w jakich samochodach można go zamontować?

Historia różnicowa

Pojawienie się mechanizmu różnicowego w świat motoryzacji Nie trzeba było długo czekać. Zaledwie kilka lat później z linii montażowej zaczęły zjeżdżać pierwsze samochody z silnikiem spalinowym (ICE). Przez długi czas nie było tak słodko jak teraz, a pierwsze modele samochodów, które współpracowały z silnikiem, radziły sobie bardzo słabo.

Koła, umieszczone na tej samej osi, podczas skrętu obracały się z tą samą prędkością kątową, co już doprowadziło do tego, że koło biegnące wzdłuż średnicy zewnętrznej mocno się ślizgało. Problem ten rozwiązano po prostu: pożyczając mechanizm różnicowy z wagonów parowych.

Mechanizm ten został wynaleziony we Francji w r 1828 inżynier Olivera Pekke-Rohma. Było to urządzenie składające się z wałów i kół zębatych. Przez to moment obrotowy z silnika spalinowego został przeniesiony na koła napędowe. Ale potem wydarzyło się kolejne nieszczęście - koła zaczęły się ślizgać, przez co straciły przyczepność do nawierzchni. Często objawiało się to podczas jazdy po drogach oblodzonych.

Koło, które znajdowało się na lodzie, obracało się większa prędkość niż koło, które pozostało na bardziej odpowiedniej powierzchni do ruchu. Doprowadziło to do poślizgu. Następnie projektanci zaczęli zastanawiać się, jak wyregulować mechanizm różnicowy, aby koła obracały się z tą samą prędkością, aby zapobiec poślizgowi.

Pierwszą osobą, która eksperymentowała z mechanizmem różnicowym o minimalnym poślizgu, był nikt inny Ferdynand Porshe. Aby rynek mógł zobaczyć mechanizm różnicowy krzywki - „pomysł” Porsche z ograniczonym poślizgiem, zajęło co najmniej trzy lata. Zostały one wyposażone w pierwsze modele samochodów tej marki. W kolejnych dziesięcioleciach inżynierowie opracowali różne typy mechanizmów różnicowych, o których opowiemy poniżej.

Zasada działania i urządzenie

Zacznijmy może od najłatwiejszego do rozważenia rodzaju mechanizmu różnicowego – mechanizmu różnicowego otwartego. Zaczniemy od najprostszego typu mechanizmu różnicowego, zwanego mechanizmem różnicowym otwartym. Więc, Konstrukcja mechanizmu różnicowego obejmuje następujące części:

- Wał napędowy. Jego zadaniem jest przenoszenie momentu obrotowego. Wał prowadzi go od skrzyni biegów do samego początku mechanizmu różnicowego.

- Koło zębate napędu wału napędowego. Koło zębate w kształcie stożka śrubowego, niezbędne do sprzęgania mechanizmów różnicowych.

- Pierścień zębaty. Element będący niewolnikiem. Ma również kształt stożka i jest obracany za pomocą przekładni napędowej. Połączenie napędu i napędzanych przekładni nazywa się przekładnią główną. Służy w końcowym etapie do zmniejszenia prędkości obrotowej, która ostatecznie dociera do kół. Koło napędowe jest znacznie mniejsze niż koło koronowe dlatego aby wykonać jeden obrót napędzanego, pierwszy musi wykonać więcej niż jeden obrót wokół swojej osi.

- Przekładnie osi. Czy Ostatnia Granica przenoszące obrót wału napędowego na koła.

- Satelity- Ten mechanizm planetarny, wykonanie kluczowa rola w zapewnieniu różnych prędkości kątowych kół podczas skrętu.

Kiedy jedziesz samochodem po linii prostej, cały mechanizm różnicowy obraca się z tą samą prędkością: wał wejściowy obraca się z tą samą prędkością co półosie, w związku z czym same koła obracają się z tą samą prędkością. Ale gdy tylko obrócisz kierownicę, sytuacja natychmiast zmienia się radykalnie. Główni gracze teraz wystają satelity, które odblokowują się pod wpływem różnicy obciążeń kół gdy na przykład jedno koło zaczyna się ślizgać i przez to porusza się szybciej.

Cała moc silnika przechodzi bezpośrednio przez nie. A ponieważ satelity to dwie niezależne przekładnie, na dwie półosie przenoszone są różne prędkości obrotowe. Ale władza nie jest dzielona równo, ale przekazywane na koło poruszające się na zewnętrznej krawędzi zakrętu samochodu. W rezultacie zaczyna wirować znacznie szybciej ze względu na ilościowy wzrost prędkości. A różnica w rozkładzie mocy między kołami jest tym większa, im mniejszy promień skrętu samochodu, czyli im bardziej kręcisz kierownicą.

Co to jest blokada mechanizmu różnicowego i jak działa?

Blokada mechanizmu różnicowego- to jeden z najskuteczniejsze sposoby awans wydajność w terenie samochód. Każdy samochód przeznaczony bezpośrednio lub pośrednio do jazdy terenowej jest fabrycznie wyposażany przez projektantów w mechanizm blokujący centralny mechanizm różnicowy. Samochody są również wyposażone w mechanizmy blokujące przednią i tylną oś.

Bloking ten mechanizm jak każde rozwiązanie technologiczne ma swoje zalety i wady. Aby zrozumieć, kiedy konieczne jest użycie blokad mechanizmu różnicowego, a w jakich przypadkach po prostu zabrania się jego używania, należy zrozumieć zasady, na których opiera się jego działanie.

Spróbuj wykonać skok w dal z miejsca w śnieżną zimę. Tak. Ale to nie wychodzi, a wszystko dlatego, że jedna stopa wylądowała na śliskiej, oblodzonej nawierzchni, a druga na suchym asfalcie. Z tego powodu nie było możliwości oddania skoku o mistrzostwo. Jedna noga wysunęła się spod ciebie, a mózg nie zorientował się w czasie i nie wydał polecenia włożenia całej siły w pchanie drugiej nogi. Wynik tego eksperymentu jest dość zabawny i komiczny: twoje nogi się rozchyliły i prawie upadłeś na tyłek.

Co więc można zrobić w tym przypadku, aby obie nogi miały możliwość idealnego odbicia się od podłoża? I wszystko jest bardzo, bardzo proste. Wystarczy połączyć dwie nogi pchające w jedną, mocno związując je mocnym pasem lub opaską uciskową. Teraz będą działać jako jedna całość, a maksymalna siła pchania będzie wykorzystywana z jednej stabilnej powierzchni nośnej o dobrej przyczepności. Podobny proces zachodzi w samochodzie w momencie interakcji jego kół napędowych z drogą.

Wyobraźmy sobie sytuację, w której samochód z napędem na tylne koła zatrzymał się losowo tak, że jego lewe koło znajdowało się na śliskiej nawierzchni, a prawe koło na asfalcie. Jak wiesz, standardowy centralny mechanizm różnicowy o niskim współczynniku tarcia, który znajduje się na tylnej osi samochodu, zapewnia zawsze równą siłę obwodową kół. Lewe koło znajdujący się na lodzie, ze względu na brak przyczepności, nie jest w stanie z dużym wysiłkiem ruszyć ze śliskiej nawierzchni.

Z tego powodu mechanizm różnicowy nie jest w stanie zapewnić mu ogromnej siły, ponieważ jest to po prostu fizycznie niemożliwe. I w tym przypadku podobna siła zostanie przyłożona do koła, który znajduje się na nawierzchni asfaltowej. Wyrówna siły rozłożone pomiędzy kołami, koncentrując się na lewym kole.

W rezultacie samochód będzie poruszał się z poślizgiem, ale powoli. Jego koła nie będą w stanie wykorzystać siły wystarczającej do pchania, jaka byłaby konieczna do uchwycenia prawego koła, które w tych warunkach nie będzie ani większe, ani mniejsze, ale aż siedmiokrotnie większe od lewego. Dzięki tej właściwości siła uciągu rozkłada się równomiernie, prawe koło wykorzysta jedynie jedną siódmą swoich możliwości trakcyjnych. Mówiąc prościej, pchnięcie mogło być siedmiokrotnie silniejsze, ale mechanizm różnicowy nie zapewnił mu wystarczającej siły, aby wykonać ten manewr.

Dlatego konieczne jest wykonanie takiego połączenia pomiędzy kołami, aby zapewnić obrót lub poślizg przegubu, jak gdyby było to pojedyncze koło. Aby rozwiązać ten problem, stosuje się specjalny mechanizm, który blokuje obrót mechanizmów różnicowych i łączy ze sobą dwa koła warunkowym połączeniem sztywnym o stałym obrocie i tej samej prędkości. Mechanizm ten nazywany jest „mechanizmem blokującym mechanizm różnicowy” lub w potocznym języku mechanizmem blokującym.

Zablokowany mechanizm różnicowy nie jest w stanie wyrównać siły między kołami, łącząc je w jednej osi. Dzięki temu każde koło otrzymuje maksymalną możliwą siłę, która jest potrzebna do uzyskania najlepszej przyczepności koła. W efekcie tam, gdzie koła mają lepszą przyczepność do nawierzchni, będzie tam przykładana większa siła.

Jakie są rodzaje mechanizmów różnicowych?

Podstawą różnicy jest reduktor planetarny. Rodzaj używanego biegu może warunkowo podzielić mechanizm różnicowy na trzy typ:

- Robak;

Cylindryczny;

Stożkowy.

Mechanizm różnicowy ślimakowy jest najbardziej uniwersalny i jest montowany zarówno między osiami, jak i między kołami. Typ cylindryczny często znajduje się w SUV-ach między osiami. Typ stożkowy jest używany głównie jako międzyosiowy mechanizm różnicowy.

One też podkreślają symetryczny I asymetryczny różnice. Asymetryczna konstrukcja mechanizmu różnicowego jest całkowicie zainstalowana prowadzić pojazdy pomiędzy osiami, rozdzielając moment obrotowy w różnych proporcjach. Typ symetryczny przenosi równy moment obrotowy na oś pomiędzy dwoma kołami. Różnice są również podzielone według rodzaju blokowania:ryglowanie ręczne i ryglowanie elektroniczne.

Ręczna blokada mechanizmu różnicowego

Jak wynika z nazwy, blokadę mechanizmu różnicowego osi aktywuje się z inicjatywy kierowcy poprzez naciśnięcie przycisku lub przełączenie określonego przełącznika. W takim przypadku przekładnie satelitarne są blokowane, w wyniku czego koła napędowe zaczynają się obracać z tą samą prędkością. SUV-y są często wyposażone w ręczną blokadę mechanizmu różnicowego. Zaleca się włączenie go w celu pokonania trudnych warunków terenowych i wyłączenie go w przypadku wjazdu na zwykłą drogę asfaltową.

Elektroniczna lub automatyczna blokada mechanizmu różnicowego

Automatyczne blokowanie mechanizmu różnicowego odbywa się za pomocą poleceń jednostka elektroniczna kontroli, która analizuje stan nawierzchni drogi za pomocą ABS i ESP. Następnie ECU samodzielnie blokuje przekładnie satelitarne. W zależności od stopnia zablokowania urządzenie to można podzielić na mechanizmy różnicowe z blokadą pełną i częściową.

Pełna blokada mechanizmu różnicowego

Włączenie takiej blokady oznacza, że ​​przekładnie satelitarne zatrzymują się całkowicie, a mechanizm przejmuje funkcje konwencjonalnego sprzęgła, przenosząc w ten sposób równy moment obrotowy na dwie półosie. W rezultacie oba koła obracają się z tą samą prędkością kątową. Jeśli zdarzy się, że przynajmniej jedno koło straci przyczepność do nawierzchni, wówczas moment obrotowy z niego w całości przenoszony jest na drugie koło, które pozostaje do wymuszenia jazdy w terenie. Takie urządzenie różnicowe zostało pomyślnie wdrożone Ziemia Toyoty Krążownik, Mercedes-Benz Klasy G i inni.

Częściowa blokada mechanizmu różnicowego

Włączenie tej blokady nie zatrzymuje całkowicie zębników, ale raczej umożliwia ich poślizg. Efekt ten jest możliwy dzięki samoblokującym mechanizmom różnicowym. W zależności od rodzaju działania tego mechanizmu dzieli się go na dwa rodzaje: Wrażliwy na prędkość(aktywowany w przypadku zauważenia różnicy w prędkościach kątowych obrotu półosi) i Wrażliwy na moment obrotowy(aktywuje się, gdy zmniejsza się moment obrotowy jednej osi). Ten rodzaj działania mechanizmu różnicowego można spotkać w pojazdach typu SUV Mitsubishi Pajero, Audi serii Q i BMW serii X.

Grupa różnicowa Wrażliwy na prędkość różni się budową konstrukcji. Jednym z takich mechanizmów jest taki, w którym funkcję różnicową pełni sprzęgło wiskotyczne. Sprzęgło lepkie różni się od mechanizmu różnicowego tarcia tym, że jest mniej niezawodne. Z tego powodu jest montowany w samochodach, które nie są przeznaczone do pokonywania nieprzejezdnych dziczy i głębokich brodów lub w samochodach o sportowym charakterze.

Inny mechanizm reprezentujący grupę wrażliwą na prędkość nazywa się różnicą gerotorową. Rolę elementów blokujących pełnią tutaj Pompa olejowa oraz tarcze cierne zamontowane pomiędzy obudową mechanizmu różnicowego a przekładniami satelitarnymi półosi. Chociaż zasada działania jest podobna do sprzęgła wiskotycznego.

Różniczki należące do grupy Wrażliwy na moment obrotowy, różnią się także konstrukcją. Na przykład istnieje mechanizm wykorzystujący różnicę tarcia. Jego osobliwość polega na różnicy w prędkościach kątowych kół podczas pokonywania zakrętów i podczas jazdy po linii prostej. Kiedy samochód porusza się po linii prostej, prędkość kątowa obrotu obu kół jest taka sama, natomiast podczas pokonywania zakrętów moment obrotowy kół jest inny.

Następnym rodzajem mechanizmu różnicowego są przekładnie hipoidalne i śrubowe. Tradycyjnie dzieli się je na trzy grupy.

Pierwszy – z przekładnią hipoidalną

Tutaj każdy wał osi ma własne przekładnie satelitarne. Są one połączone ze sobą za pomocą przekładni zębatej czołowej, umieszczonej prostopadle do siebie. Jeżeli występuje różnica w prędkościach kątowych kół napędowych, koła zębate osi ulegają zaklinowaniu. W rezultacie koła zębate ocierają się o obudowę mechanizmu różnicowego. Mechanizm różnicowy jest częściowo zablokowany, a moment obrotowy przekazywany jest na oś o niższej prędkości obrotowej kątowej. Po wyrównaniu prędkości półosiowych blokada zostaje wyłączona.

Drugi – z przekładnią śrubową

Podobny do pierwszego, ale układ przekładni satelitarnych jest równoległy do ​​półosi. Jednostki te są połączone ze sobą za pomocą przekładni śrubowej. Satelity tego mechanizmu są zamontowane w specjalnych wnękach w obudowie mechanizmu różnicowego. W przypadku różnicy w prędkości kątowej obrotu kół koła zębate klinują się i współpracują z zębatkami umieszczonymi we wnękach obudowy mechanizmu różnicowego. Wydarzenie częściowe zablokowanie. Kierunek momentu obrotowego wyznaczany jest do osi z mniejszą prędkością obrotową.

Trzeci – z przekładniami śrubowymi półosi i przekładniami śrubowymi satelitów

Stosowany w centralnych mechanizmach różnicowych. Zasada jest ta sama - przeniesienie momentu obrotowego na oś o mniejszym obrocie. Zakres przemieszczeń tego typu jest dość duży - od 65/35 do 35/65. Po ustabilizowaniu się i wyrównaniu prędkości kątowej obrotu kół obu osi następuje odblokowanie mechanizmu różnicowego. Te grupy mechanizmów różnicowych są szeroko stosowane w przemyśle motoryzacyjnym, zarówno w modelach zwykłych, jak i sportowych.

Zalety i wady blokad mechanizmu różnicowego

+ możliwość zablokowania kół do 70%;

Minimalna konserwacja;

Brak szarpania na kierownicy;

Skrzynia biegów nie wymaga specjalnego oleju;

Instalacja nie wiąże się z żadnymi trudnościami;

Zapewnienie najlepszych osiągów pojazdu terenowego;

Dłuższa żywotność konstrukcji;

Lepsze prowadzenie samochodu;

Możliwość pokonywania zakrętów przy wyższych prędkościach;

Samochód łatwiej jest wydostać się z poślizgu.

W miarę upływu czasu napięcie wstępne spada;

Konieczna jest wymiana elementów regulacyjnych co 40 tysięcy kilometrów, aby uzyskać lepszą wydajność konstrukcji;

Nieterminowe lub spóźnione wdrożenie prace dostosowawcze spowoduje, że system nie będzie działał poprawnie.

Subskrybuj nasze kanały pod adresem

Mechanizm różnicowy to mechanizm przekładniowy, który rozdziela dostarczony do niego moment obrotowy pomiędzy wały napędowe i umożliwienie obracania się kół z różnymi prędkościami kątowymi. Jest to szczególnie zauważalne, gdy samochód pokonuje zakręt. Mechanizm różnicowy zapewnia bezpieczną i komfortową jazdę po suchych drogach utwardzonych. Jeśli jednak samochód przekroczy swoje granice i będzie kontynuował jazdę po nierównym terenie, a także w przypadku oblodzenia (i innych poważnych warunki pogodowe) mechanizm ten może uniemożliwić poruszanie się pojazdu. Czym jest różnica, jak działa, jaka jest szkoda dla SUV-ów i jak sobie z tym poradzić, zostaną omówione poniżej.

Mechanizm różnicowy jako część skrzyni biegów

Mechanizm różnicowy w samochodzie to mechanizm rozdzielający moment obrotowy wału napędowego skrzyni biegów pomiędzy kołami napędowymi przedniego lub przedniego koła tylna oś(w zależności od rodzaju napędu), umożliwiając każdemu z nich obrót bez poślizgu. To jest główny cel mechanizmu różnicowego.

Przekrój osi napędowej z mechanizmem różnicowym

Podczas ruchu po linii prostej, gdy koła są równomiernie obciążone i mają jednakową prędkość kątową obrotu, mechanizm pełni funkcję ogniwa przekładniowego. W przypadku zmiany warunków jazdy (skręty, poślizgi) obciążenie staje się nierówne. Półosie muszą obracać się z różnymi prędkościami, w wyniku czego konieczne staje się rozłożenie powstałego momentu obrotowego między nimi w określonym stosunku. Następnie węzeł wykonuje drugie ważna funkcja: zapewnienie bezpiecznego manewrowania pojazdem.

Układ mechanizmu różnicowego zależy od rodzaju napędu pojazdu:

1. Napęd na przednie koła– obudowa skrzyni biegów.
2. Napęd na tył– obudowa osi napędowej.
3. Napęd na wszystkie koła - obudowy osi przedniej i tylnej (do przenoszenia momentu obrotowego na koła napędowe) lub sprawa transferowa(do przenoszenia momentu obrotowego na osie napędowe).

Różnica w samochodach nie pojawiła się od razu. Konstruktorzy pierwszych „samobieżnych wagonów” byli bardzo zaskoczeni słabą zwrotnością ich wynalazków. Obracanie kół z tą samą prędkością kątową podczas pokonywania zakrętów doprowadziło do tego, że jedno z nich zaczęło się ślizgać lub odwrotnie, całkowicie traciło kontakt z drogą. Inżynierowie o tym pamiętali wczesne prototypy Pierwsze samochody wyposażone w silniki parowe posiadały urządzenie zapobiegające utracie sterowności.

Mechanizm rozdziału momentu obrotowego został wynaleziony przez Francuza Onesiphorusa Peccoeura. Urządzenie Pekkera zawierało wały i koła zębate. Za ich pośrednictwem moment obrotowy z silnika był dostarczany na koła napędowe. Jednak nawet po zastosowaniu wynalazku Pöckera problem poślizgu kół na zakrętach nie został całkowicie rozwiązany. Ujawniono wady systemu. Przykładowo jedno z kół w pewnym momencie straciło przyczepność. Było to najbardziej widoczne na obszarach lodowych.

Poślizgi w takich warunkach często kończyły się wypadkami, dlatego projektanci długo zastanawiali się, jak zapobiec poślizgowi samochodu. Rozwiązanie znalazł Ferdinand Porsche. Został wynalazcą mechanizmu krzywkowego, który ograniczał poślizg kół osi napędowej. Niemieckie urządzenie różnicowe znalazło zastosowanie w Samochody Volkswagena.

Jak działa mechanizm różnicowy?

Schemat ideowy mechanizmu różnicowego

Jednostka pracuje jako przekładnia planetarna. Podstawowe urządzenie mechanizm różnicowy: koła zębate półosi (5) i satelitów (4) znajdują się w misce (3). Miseczka (obudowa) jest sztywno połączona z kołem napędzanym (2), które otrzymuje moment obrotowy z koła napędowego przekładni głównej (1). Obudowa przenosi obrót przez satelity na półosie, które obracają koła napędowe. Dzięki działaniu satelitów zapewnione są różne prędkości kątowe. Wielkość momentu obrotowego pozostaje niezmieniona.

Zastosowanie różnicówek w zależności od ich rodzaju

Urządzenia służą do przenoszenia momentu obrotowego na koła napędowe i osie napędowe pojazdu.

Ciężarówki i samochody osobowe wszystkich typów napędów posiadają międzyosiowy mechanizm różnicowy, który przenosi obrót na koła. Środkowy mechanizm różnicowy, który rozdziela moment obrotowy między osiami, jest stosowany wyłącznie w pojazdów z napędem na wszystkie koła.

W zależności od rodzaju zastosowanej przekładni wyróżnia się następujące typy mechanizmów:

1. stożkowy;
2. cylindryczny;
3. robak.

Według liczby zębów kół zębatych osi:

1. symetryczny;
2. asymetryczny.

Ze względu na właściwość proporcjonalnego rozdziału momentu obrotowego, między osiami pojazdów z napędem na wszystkie koła montowany jest asymetryczny mechanizm różnicowy z kołem zębatym czołowym.

Napęd na tylne koła i samochody z napędem na przednie koła wyposażony w stożkowy symetryczny mechanizm różnicowy.

Przekładnia ślimakowa, jako najbardziej uniwersalna, stosowana jest we wszystkich typach urządzeń ze wszystkimi napędami.

Schemat działania różnicowego

Rozważmy zasadę działania symetrycznego mechanizmu różnicowego między kołami, rozdzielającego moment obrotowy między kołami na trzy różne warunki:

1. ruch prosty;
2. zakręt;
3. poślizg.

Podczas poruszania się po linii prostej

Ruch prostoliniowy charakteryzuje się równomiernym rozkładem obciążenia pomiędzy kołami samochodu. Mają tę samą prędkość kątową. Satelity umieszczone w obudowie nie obracają się wokół swoich osi. Przenoszą moment obrotowy z przekładni napędzanej napędem głównym na półosie za pośrednictwem przekładni stałej.

Działanie różnicowe przy toczeniu i ruchu po linii prostej

Podczas skręcania

Kiedy pojazd skręca, siły oporu i obciążenia rozkładają się w następujący sposób:

• Koło wewnętrzne, które ma mniejszy promień od środka obrotu, napotyka większy opór niż koło zewnętrzne. Zwiększone obciążenie zmusza go do zmniejszenia prędkości obrotowej.
• Koło zewnętrzne porusza się większy promień(większa trajektoria), wręcz przeciwnie, należy zwiększyć prędkość kątową, aby samochód mógł skręcać płynnie, bez poślizgu.

Zatem koła muszą mieć różne prędkości kątowe. Zwolnienie obrotu półosi koła wewnętrznego wprawia satelity w ruch. Te z kolei zwiększają prędkość obrotową zewnętrznej półosi koła poprzez przekładnię stożkową. Moment obrotowy otrzymywany z przekładni głównej pozostaje niezmieniony.

Podczas poślizgu

Koła samochodu poruszają się nawet po linii prostej śliska droga lub w terenie, mogą doświadczać różnych obciążeń: jeden z nich ślizga się, tracąc przyczepność; drugi, coraz bardziej obciążony, zwalnia. Schemat rotacji się powtarza. Dopiero teraz powoduje szkodę: ślizgające się koło może otrzymać 100% momentu obrotowego otrzymywanego przez mechanizm różnicowy, a obciążone całkowicie przestanie się obracać. Pojazd przestanie się poruszać.

Te wady działania węzła zostały rozwiązane różne sposoby:

• ryglowanie ręczne lub automatyczne;
• wdrożenie systemu stabilność kierunkowa.

Blokada mechanizmu różnicowego i kontrola stabilności

Wymuszona blokada mechanizmu różnicowego z napęd hydrauliczny

Aby moment obrotowy półosi ponownie stał się taki sam, należy zablokować działanie satelitów lub zapewnić jego przeniesienie z panewki na obciążony wał osi.

Dotyczy to szczególnie samochodów poza drogą mający Napęd na cztery koła 4X4. Nie tylko dlatego, że są przeznaczone do jazdy po terenach o trudnych warunkach drogowych. Jeśli samochód wyposażony w trzy mechanizmy różnicowe (dwa międzykołowe, jeden środkowy) straci przyczepność przynajmniej w jednym z czterech punktów, moment obrotowy pozostałych kół spadnie do zera, a samochód nie będzie mógł ruszyć.

Blokowanie pomaga uniknąć problemów, które mogą być częściowe lub całkowite (w zależności od stopnia redystrybucji sił między półosiami), a także ręczne lub automatyczne (w zależności od stopnia kontroli ze strony kierowcy).

Najbardziej złożonym i doskonałym sposobem na wyeliminowanie wad urządzenia jest zamek elektroniczny, realizowany w oparciu o system stabilności kursu walutowego, którego czujniki kontrolują wszystko wymagane parametry podczas gdy samochód jest w ruchu. Na podstawie otrzymanych danych działanie pojazdu jest dostosowywane automatycznie.

Bezpieczeństwo przede wszystkim

Mechanizm różnicowy został zaprojektowany tak, aby zapewnić bezpieczne i wygodne manewrowanie na autostradzie. Opisane powyżej wady dotyczą wjazdu ekstremalne warunki jak również w trudnym terenie. Dlatego jeśli Twój pojazd jest wyposażony w ręczny napęd blokujący, należy go używać wyłącznie w odpowiednich warunkach drogowych. Natomiast samochody autostradowe, które trudno „nakłonić” do jazdy wolniej niż 100 km/h, są z reguły niemożliwe, a nawet niebezpieczne w obsłudze bez mechanizmu różnicowego. To prosty, ale nieskończenie ważny mechanizm w przekładni.