Выбор типа дифференциала. Блокировки.

Вторая статья «трансмиссионой» серии. В которой постараемся разложить по полкам различные типы дифференциалов и подходов к их блокировке. Статейка скомпонована в основном из переведенного американского материала, так что любители обвинять в плагиате – welcome.

К тому же письмо американцам с просьбой официально разрешить мне использовать их материалы уже отправлено ))) так что считаю свою совесть практически чистой ;)

Погнали:

Современные автомобильные дифференциалы доступны во многих ипостасях, начиная от стандартных открытых дифференциалов, моделей с ограниченным скольжением (LSD), подключаемых принудительно и автоматических блокировок, а также просто муфт (Spool), которые не имеют никакой дифференциальной функции вообще. В этой статье мы попробуем рассмотреть наиболее популярные дифференциалы с той или иной блокировкой, чтобы вы могли выбрать правильный для своего РАМА.

Вкратце что такое вообще дифференциал: при повороте транспортного средства наружное колесо вращается быстрее, чем внутреннее колесо, поскольку оно покрывает большее расстояние. Дифференциал позволяет «дифференциировать» направляемую мощность на оба колеса, позволяя им вращаться с разной скоростью, когда это необходимо.

«Че за бред написал?!» - скажете Вы, поэтому смотрим очень крутой и доходчивый фильм про работу дифференциала:

Реально крутой олд-скул фильм? Сам 3 раза посмотрел как оно там все крутится. ))) однако есть такие ситуации, когда нужно что не крутилось ))))

Стандартный «открытый» дифференциал работает отлично, когда обе шины находятся на поверхности с одинаковым уровнем сцепления, однако, если одна шина теряет сцепление (на льду или если она поднимается в воздух), тогда вся мощность, приложенная к оси, будет идти по пути наименьшего сопротивления и вращать только это колесо. Чтобы предотвратить попадание энергии на колесо с небольшим или отсутствующим сцеплением, необходим механизм, чтобы переложить эту мощность на колесо с большей тягой, чтобы авто могло продолжать движение вперед. Такой механизм называется блокировкой дифференциала или просто блокировкой.

Блокировка дифференциалов осуществляется в различных формах, начиная от мягкого ограниченного проскальзывания (LSD), встречающейся в заводских исполнениях, вплоть до муфты, предназначенной только для гонок, которая постоянно блокирует колеса вместе и не имеет дифференциальной функции вовсе. За долгие годы экспериментов было много уникальных конструкций, которые приходили и уходили однако наиболее популярными блокирующими дифференциалами, используемыми сегодня, являются следующие:

Теперь ковырнем каждый из них подробнее:

Дифференциалы повышенного трения (LSD)

также известные как дифференциалы Posi или Trac-Lock, используют фрикционы и пружины для увеличения трения в дифференциале, чтобы предотвратить их вращение с разной скоростью. В случае, если одно колесо теряет сцепление, мощность все равно будет передаваться через муфты на другую шину до порога сцепления фрикционных дисков. Агрессивно настроенный дифференциал повышенного трения заставит обе шины вращаться вместе, в то время как слегка настроенный только для передачи минимальной мощности. Ключом к эффективному дифференциалу повышенного трения является выбор правильных фрикционных пластин, пружинной нагрузки, трансмиссионного масла и модификаторов трения для данного применения.

При этом выбор фрикционов и степень нагрузки пружин варьируется от производителя, а непосредственно «злобность» регулируется количеством модификатора трения, добавляемого в трансмиссионное масло.

Самая большая проблема с такими дифференциалами заключается в том, что каждый раз, когда автомобиль поворачивает и колеса вынуждены вращаться с разной скоростью, подпружиненные фрикционы подвергаются износу, и чем агрессивней настройки дифференциала, тем сильнее изной. Как и в механической коробке передач, сцепление со временем изнашивается и становиться менее эффективными, пока в конечном итоге не придет в полную негодность. Конечно большинство подобных дифференциалов предусматривают переборку и замену пружин и фрикционов, однако трудно оправдать затраты, зная, что они будет изнашиваться снова и снова.

Следует также знать, что дифференциалы данного типа очень требовательны к маслу и нуждаются в его смене каждые 10-15 тыс. км, требуют использования специальных антифрикционных присадок производителя, не блокируют дифференциал на 100% и следовательно не переносят сильной пробуксовки, которая приводит к перегреву фрикционов и масла, и как следствие - переборке. Зато очень мягки в повседневном использовании, не дают ударных нагрузок на мост вообще, так как не требуют какого-либо проворота одного из колес для фиксации блокировки. Также отлично работают с анти-пробуксовочной системой авто, которая как раз и не дает пережечь дифференциал излишней пробуксовкой. На мой взгляд отличное решение для эксплуатации на заснеженных городских и областных дорогах с очень малой долей офф-роада.

Самоблокирующийся червячного типа или Torsen

Дифференциалы стиля Torsen, в том числе Eaton TrueTrac, работают с простым принципом червячных передач. Текущие версии Torsen, как и TrueTrac, позволяет обеим колесам проворачиваться относительно друг друга, подобно открытому дифференциалу, на определенное расстояние, определяемое длинной червяка.

​Далее угол зубьев на шестернях изменен специально, так что скользящее трение между ними действует как запирающий механизм, увеличивающий сопротивление дифференциала. Любое перемещение за пределы заложенные производителем, которое встречается при нормальных условиях движения, заставляет дифференциал «запираться» и распределять мощность на оба колеса вплоть до соотношения 1: 1.

При этом надо знать, что дифференциалы Torsen, доступные сегодня, не требуют модификаторов трения или добавок, поскольку их внутренние шестерни спроектированы для использования с обычным трансмиссионным маслом. Не требуют постоянного обслуживания и рассчитаны на длительный срок службы. Не бояться пробуксовки т.к. запираются до соотношения 1:1. Однако требуют определенного производителям проворота одного колеса относительно другого перед тем как достигнуть точки зацепления, следовательно блокировка доступна через опеределнный период времени после достижения условий. Для оптимальной работы на бездорожье имеет смысл отключать антипробуксовочную систему чтобы позволить дифференциалу полностью раскрыть потенциал, при этом в городе он с ней нормально уживается. Работает достаточно мягко и без паразитных звуков, однако может подарить несколько сюрпризов неготовому водителю, например при вхождении в поворот на ровном газу, особенно если дорога покрыта снегом/льдом/песком – тут уж не зевай, а лови обгоняющий Вас зад )))

Есть одна особенность эксплуатации - в условиях полного отсутствия тяги, когда колесо поднимается в воздух, дифференциал Torsen не сможет самостоятельно передать мощность на колесо имеющее сцепление. Быстрое решение этой проблемы заключается в том, чтобы обеспечить небольшое сопротивление свободному колесу, например применив ручник на 1-2 щелчка либо одновременно использовав тормоз и газ. (Эта процедура официально называется тормозной дроссельной модуляцией, и ее обучают в армии США всех водителей Humvee, так как дифференциалы данного типа одобрены для использования на всей военной технике США ввиду своей простоты и надежности конструкции, а также отсутствия необходимости постоянного обслуживания) делайте выводы.

Саморазблокирующийся дифференциал (Detroit Locker)

Detroit Locker, иногда называемый безредукторным дифференциалом, существуют с начала 1940-х годов и зарекомендовали себя как чрезвычайно надежные и эффективные в большинстве режимов работы. В отличие от большинства блокирующих дифференциалов, которые открыты, и используют систему блокировки для блокировки осей, замок Detroit Locker базовым имеет заблокированное положение и только временно разблокируется, когда к нему прилагается достаточно большое дифференцирующее усилие на осях.

​Блокировка чрезвычайно проста и состоит из 3 пластин зацепления (одна прикреплена к ведомой шестерне и по одной на каждую полуось), которые сжимаются вместе парой мощных пружин. Когда на шестерни прикладывается большое дифференцирующее усилие, оно вынуждает одну из боковых шестерен перемещаться вверх и проворачиваться над зубьями на несущей шестерне, таким образом эта ось отключается от дифференциала на необходимое время. Как только действие силы прекращается – зацепление восстанавливается и блокировка возвращается в нормальное состояние с соотношением силы 1:1.

​Благодаря своему дизайну, Detroit Locker идеально подходит для езды по прямой, бездорожья, спортивных соревнований. К маслу особых требований не предъявляет, конструкция прочная и долговечная, рассчитана на длительную эксплуатацию.

К сожалению, есть несколько причуд, которые не делают его лучшим выбором для уличных транспортных средств.

Во-первых, присутствует технологический зазор между зубьями на зубчатых пластинах и каждый раз, когда вы нажимаете или отпускаете педаль газа, вы будете чувствовать небольшой рывок.

Во-вторых, поскольку для разблокировки требуется совсем немного дифференцирующей силы, поведение девайса может немного расстраивать, поскольку Detroit Locker имеет тенденцию непрогнозируемо разблокироваться при движение в условиях низкой тяги по скользкому покрытию, например в дождь или снег, особенно об этом стоит помнить в затяжных поворотах. Вообще на этом девайсе прогнозируемо проходить повороты можно либо на мининимально возможной тяге, давая ему возможность раскрываться где будет необходимость, либо «по спортивному» , не давая расслабиться плавным приростом мощности – ну и конечно при этом укладывая жопу веером)))

Наконец, каждый раз, когда автомобиль поворачивает и зубцы на боковых передачах перекрывают друг друга, устройство производит громкий щелчок и хруст, что делает его немного раздражающим.

Блокировки следующих производителей также основаны на одном и том же принципе Detroit Locker: Yukon Grizzly Locker, USA Standard Gear Spartan Locker, Powertrax Lock-Right , Aussie Locker.

Принудительно подключаемая блокировка дифференциала (Zip)

Их 3 подвида – в зависимости от типа подключения – сжатым воздухом, электропривод, механический привод троссом.

Суть одна и та же – в обычном состоянии это полностью открытый дифференциал, однако нажатием кнопки на приборной панели, либо натянутым троссом превращаются в полностью заблокированный дифференциал с соотношением 1:1. Фактически в муфту.

Отлично подходят для бездорожья. Не имеют специальных требований к маслу. Можно спокойно ездить по асфальту и одинаково хорошо выступать на бездорожье. Однако вследствие наличия встроенной системы подключения менее надежны, а также более сложны как у устройстве так и в установке.

​Основные производители Eaton E-locker, OX Off road LLC, ARB, AUBURN.

И наконец муфта

Бескомпромиссная королева блокировок, или еще как ее называют в штатах «блокировка Линкольна» и это не в честь их президента, а потому что «Линкольн» это компания выпускающая сварочную технику помогающую сделать этот вид блокировки за минуты

И вот когда мы прошлись по большинству возможный вариантов блокировок предлагаю помедитировать немного на очень полезные таблицы по сравнению блокировок различного типа для различных условий эксплуатации и ряда иных показателей

Для дифференциалов типа LSD

(хотя ИМХО с этой таблицей я бы поспорил в части места TrueTrac)

Для блокировок дифференциалов

​При составлении статьи использовались материалы, опубликованные на www.crawlpedia.com.