Блокировка дифференциала
 | Эта статья нуждается в дополнительных цитатах для проверки . ( ноябрь 2018 г. ) |
Блокирующийся дифференциал — это механический компонент, обычно используемый в транспортных средствах , предназначенный для преодоления главного ограничения стандартного открытого дифференциала путем «блокировки» обоих колес на оси вместе, как если бы они были на общем валу. Это заставляет оба колеса вращаться синхронно, независимо от тяги (или ее отсутствия), доступной каждому колесу по отдельности.
Когда дифференциал разблокирован (открытый дифференциал), он позволяет каждому колесу вращаться с разной скоростью (например, при прохождении поворота), что позволяет избежать истирания шин. Открытый (или разблокированный) дифференциал всегда обеспечивает одинаковый крутящий момент (силу вращения) для каждого из двух колес на этой оси. Следовательно, хотя колеса могут вращаться с разной скоростью, они прилагают одинаковую вращающую силу, даже если одно полностью неподвижно, а другое вращается (равный крутящий момент; неравная скорость вращения).
Напротив, заблокированный дифференциал заставляет левое и правое колеса на одной оси вращаться с одинаковой скоростью практически при любых обстоятельствах, независимо от разницы в тяговом усилии на каждом колесе. Следовательно, каждое колесо может прикладывать столько вращательной силы, сколько позволяет тяга под ним, и крутящие моменты на каждом боковом валу будут неодинаковыми. (Неравный крутящий момент, равные скорости вращения). Исключения касаются автоматических шкафчиков, о которых говорится ниже.
Блокированный дифференциал может обеспечить значительное преимущество в тяге по сравнению с открытым дифференциалом, но только тогда, когда сцепление под каждым колесом существенно различается.
Все сказанное относится как к центральным дифференциалам, так и к дифференциалам в каждой оси: автомобили с постоянным полным приводом имеют три дифференциала, по одному в каждой оси, и центральный (называемый «раздаточной коробкой») между передними и задние оси.
Приложения
[ редактировать ]
- В некоторых транспортных средствах общего назначения, таких как эвакуаторы , вилочные погрузчики , тракторы и тяжелая техника , используются блокирующиеся дифференциалы для поддержания сцепления с дорогой, особенно при движении по мягким, грязным или неровным поверхностям. Шкафчики распространены в сельскохозяйственной технике и военных грузовиках. На некоторых сельскохозяйственных тракторах имеется педаль, на которую оператор может нажимать пяткой, чтобы при необходимости заблокировать дифференциал.
- Блокировку дифференциала также можно использовать в дрифте в качестве альтернативы самоблокирующемуся дифференциалу.
- Полноприводные автомобили, передвигающиеся по бездорожью, часто используют блокировку дифференциала, чтобы не застрять при движении по рыхлой, грязной или каменистой местности. Блокирующиеся дифференциалы считаются необходимым оборудованием для серьезного вождения по бездорожью. Многие такие автомобили имеют блокирующийся дифференциал на центральном дифференциале (между передней и задней осями), заднем дифференциале и переднем дифференциале или любой комбинации любого из трех. Блокировки дифференциалов также используются на некоторых «неслужебных» полноприводных автомобилях (таких как Mitsubishi Shogun ), чтобы компенсировать относительное отсутствие шарнирного соединения оси (вертикальное перемещение колес). Для езды по бездорожью желательна высокая степень шарнирного соединения, чтобы колеса могли сохранять контакт с землей на неровных поверхностях, но это может привести к чрезмерному крену кузова на высоких скоростях на дороге, а также к нечеткой [ нечеткий ] рулевое управление. Такие внедорожники часто имеют системы подвески , разработанные как компромисс между шарнирным сочленением и управляемостью. Если шарнирное соединение ограничено, одно колесо на оси может оторваться от земли на пересеченной местности, в результате чего потеряется вся тяга всех колес (вся мощность перейдет на поднятое колесо, которое свободно вращается). Задний дифференциал с блокировкой часто компенсирует этот компромисс: если колесо поднято над землей, блокируемый дифференциал можно активировать, приводя в движение колесо, которое остается на земле.
Типы
[ редактировать ]Автоматические шкафчики
[ редактировать ]Автоматические шкафчики запираются и отпираются автоматически, без прямого участия водителя. Некоторые конструкции дифференциалов с автоматической блокировкой гарантируют, что мощность двигателя всегда передается на оба колеса, независимо от условий сцепления, и «разблокируются» только тогда, когда во время поворота одно колесо должно вращаться быстрее, чем другое. Их правильнее было бы назвать дифференциалами с автоматической разблокировкой, поскольку их исходное положение заблокировано. Они никогда не позволят ни одному колесу вращаться медленнее, чем водило дифференциала или ось в целом, но позволят перегрузить колесо быстрее, чем скорость водила. Наиболее распространенным примером этого типа является Detroit Locker производства Eaton Corporation , также известный как Detroit No-Spin, который заменяет весь узел корпуса дифференциала. Другие, иногда называемые шкафчиками для завтрака , используют стандартный держатель дифференциала и заменяют только внутренние крестовины и валы блокирующими пластинами. Оба типа автоматических блокировок обеспечивают определенную разницу в скорости вращения колес при поворотах в условиях равной тяги, но в противном случае блокируют обе полуоси вместе, когда этого требуют условия тяги.
- Плюсы: автоматическое действие, не требуется остановка для включения или выключения при изменении дорожных условий.
- Минусы: Повышенный износ шин и заметное влияние на поведение при вождении. Во время поворота какая полуось отсоединяется, зависит от направления крутящего момента, приложенного трансмиссией. Когда направление крутящего момента меняется на противоположное, скорость трансмиссии внезапно переключается с внутренней на внешнюю ось, что сопровождается стрекотанием шин и сильным рывком. При прохождении поворотов автоматическая блокировка характеризуется сильной недостаточной поворачиваемостью, которая мгновенно переходит в избыточную поворачиваемость при превышении тяги. [ 1 ]
Некоторые другие автоматические замки работают как открытый дифференциал до тех пор, пока не произойдет пробуксовка колес, а затем они блокируются. Эти типы обычно используют внутренний регулятор для контроля скорости автомобиля и пробуксовки колес. Примером этого является автоматическая блокировка дифференциала Eaton (ALD) или автоматическая блокировка дифференциала Eaton (ADL), разработанная корпорацией Eaton и представленная в 1973 году для пикапов и коммунальных автомобилей GM Rounded-Line C/K Series . [ 2 ] Eaton ADL иногда ошибочно называют Gov-Lok, несмотря на то, что ни GM, ни Eaton никогда не называли его этим именем. Гов-Лок — скорее неофициальное имя неизвестного происхождения , набравшее популярность с годами. И Eaton, и GM не знают, откуда взялось это название, и в прошлом Eaton предприняла несколько безуспешных попыток развенчать название Gov-Lok. [ 3 ] Обновленная версия старой конструкции Eaton ADL по-прежнему доступна от Eaton и теперь известна как механическая блокировка дифференциала Eaton mLocker.
Некоторые другие автоматические блокировки работают как открытый дифференциал до тех пор, пока не будет приложен высокий крутящий момент, после чего они блокируются. В этом стиле обычно используются системы внутренних зубчатых колес с очень высоким трением. Примером этого являются скользящие штифты и кулачки ZF, доступные для использования в ранних моделях Volkswagen.
Выбираемые шкафчики MRT
[ редактировать ]
Выбираемые шкафчики позволяют водителю по желанию блокировать и разблокировать дифференциал с водительского сиденья. Этого можно добиться разными способами.
- Сжатый воздух ( пневматика ).
- Тросовый механизм, используемый в «Бычьем шкафчике».
- Электронные соленоиды и ( электромагниты ), такие как «ELocker» Eaton. Однако OEM-производители начинают предлагать и электронные шкафчики. Электрический шкафчик Nissan Corporation можно найти в качестве дополнительного оборудования на Frontier (Navara), Xterra и Titan. Ford предлагает электронное заднее отделение для грузовиков F-серии и Ranger, а также полноразмерного Bronco. В настоящее время Toyota предлагает задний электронный замок для Tacoma, 4Runner и Tundra (2022+) (только в комплектациях TRD Off-Road и TRD Pro), но также предлагает передние и задние электронные шкафчики для таких автомобилей, как Land Cruiser в прошлое.
- Плюсы: позволяет дифференциалу работать как «открытый» дифференциал для улучшения управляемости и маневренности, а также обеспечивает возможность полной блокировки, когда это желательно или необходимо.
- Минусы: Механически сложный, больше деталей выходят из строя. Некоторые шкафчики требуют, чтобы автомобиль остановился для включения. Требуется человеческое взаимодействие и дальновидность в отношении предстоящей местности. Неквалифицированные водители часто подвергают компоненты трансмиссии серьезной нагрузке, оставляя дифференциал в заблокированном состоянии на местности, где не требуется блокировка.
катушка
[ редактировать ]Шпуля или полная шпуля (в отличие от мини-шпули) представляет собой устройство, соединяющее две оси непосредственно с коронной шестерней. Никакой дифференциации по сторонам нет, поэтому автомобиль, оснащенный шпулей, будет лаять шинами на поворотах и может стать неуправляемым в сырую или снежную погоду. Катушки обычно предназначаются для спортивных автомобилей, которые не ездят по улицам. [ 4 ]
Мини-шпуля использует штатный держатель и заменяет только внутренние компоненты дифференциала, по установке аналогична шкафчику для завтрака. Полная катушка заменяет весь узел держателя одной обработанной деталью. Полная катушка, пожалуй, является самым сильным средством блокировки оси, но она не способна вообще различать скорости колес, что создает большую нагрузку на все задействованные компоненты трансмиссии.
Внутренние крестовины открытого дифференциала также можно сварить вместе, чтобы получить заблокированную ось; данный метод не рекомендуется, так как процесс сварки серьезно ухудшает металлургический состав свариваемых деталей и может привести к выходу из строя агрегата под напряжением.
Недостатки
[ редактировать ]Поскольку дифференциалы с автоматической блокировкой работают не так плавно, как стандартные дифференциалы, они часто являются причиной повышенного износа шин. Некоторые старые дифференциалы с автоматической блокировкой известны тем, что издают щелчки или стуки при блокировке и разблокировке во время прохождения поворота автомобиля. Многих водителей это раздражает. Дифференциалы с автоматической блокировкой также влияют на управляемость автомобиля, особенно если блокировка блокировки расположена на передней оси. Помимо истирания шин при повороте на любой угол на поверхностях с высоким коэффициентом трения (низким скольжением), заблокированные оси вызывают недостаточную поворачиваемость и, если они используются на передней оси, увеличивают усилия рулевого управления, необходимые для поворота автомобиля. Кроме того, автоматическая блокировка дифференциалов может привести к потере управления на льду, поскольку открытый дифференциал позволит одному колесу вращаться, а другому удерживаться, не передавая при этом мощность. Примером может служить автомобиль, припаркованный боком на скользком склоне. Когда оба колеса пробуксовывают, автомобиль теряет сцепление с дорогой и съезжает с уклона.
Альтернативы
[ редактировать ]Дифференциалы повышенного трения (LSD) считаются компромиссом между стандартным дифференциалом и блокируемым дифференциалом, поскольку они работают более плавно и направляют некоторый дополнительный крутящий момент на колесо с наибольшим сцеплением по сравнению со стандартным дифференциалом, но не способны 100% блокировка. [ 5 ]
Системы контроля тяги также используются во многих современных автомобилях в дополнение к блокировкам дифференциалов или вместо них. Примеры: Volkswagen электронная блокировка дифференциала (EDL) , система TC+ Opel , впервые установленная на Opel Astra G (2001 г.), и т. д. На самом деле это не блокировка дифференциала, а действует на каждом колесе. Датчики контролируют скорость колес, и если одно из них вращается со скоростью более определенного числа оборотов в минуту (например, 100), чем другое (т. е. пробуксовывает), система контроля тяги мгновенно тормозит его. Это передает больше мощности на другое колесо, [ 6 ] но по-прежнему используется открытый дифференциал , такой же, как на автомобилях без опции EDS. Если все ведущие колеса теряют сцепление с дорогой, может автоматически включаться дроссельная заслонка. Электронные системы контроля тяги могут быть интегрированы с антиблокировочными системами тормозов, которые оказывают аналогичное действие при торможении и используют некоторые схожие компоненты. Такие системы используются, например, в новейших [ когда? ] Nissan Pathfinder , Land Rover Defender , Land Rover Freelander , McLaren P1 и McLaren 650s.
Сварной дифференциал (обычно называемый сварным дифференциалом): шестерни в (открытом) дифференциале сварены вместе , чтобы функционировать так, как если бы дифференциала не было. Это дешевая альтернатива бездорожью или дрифту . [ 7 ] [ 8 ]
Индивидуальный привод колес (IWD) с использованием отдельных двигателей, моторов и/или коробок передач для каждого колеса транспортного средства, поэтому нет необходимости централизованно распределять крутящий момент с помощью компонентов трансмиссии.
Ссылки
[ редактировать ]- ^ «Как работают автоматические шкафчики» . Колеса для отдыха . 24 декабря 2016 г. Проверено 22 ноября 2021 г.
- ^ «Пикапы Chevy/GMC 1974 года» . 73-87.com . Проверено 24 июня 2012 г.
- ^ «Кольцо и шестерня Рэнди» . TheDieselPage.com . Проверено 24 мая 2012 г.
- ^ «Стандартные держатели, позитракция и ограниченное проскальзывание, блокировка дифференциалов, катушки и мини-катушки» . RingPinion.com . Проверено 29 августа 2012 г.
- ^ «Руководство дифференциального корректировщика» . Миата.нет . 17 января 2010 г. Проверено 6 марта 2023 г.
- ^ «Системы полного привода VAG и торговые марки» .
- ^ Дэн (25 апреля 2019 г.). «Что такое сварной дифференциал? Полное руководство, плюсы и минусы» . Профессиональные обзоры автомобилей . Проверено 29 октября 2023 г.
- ^ Сеть, Редкая машина (16 декабря 2020 г.). «Плюсы и минусы сварки открытого дифференциала» . Сеть редких автомобилей . Проверено 29 октября 2023 г.
