Что дает дифференциал повышенного трения
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 было отправлено ))) так что считаю свою совесть практически чистой 😉 так как ответ уже получен.
Filthy Motorsports, которым принадлежит ресурс http://www.crawlpedia.com/ официально подтвердили право нашего Клуба разместить мою вторую статью на русском, большей частью основанную на переводе их статьи http://www.crawlpedia.com/locker_comparison.htm , personal thanks to Ben Brazda !
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.
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.
Дифференциалы повышенного трения (LSD)
Как известно, в гонках выигрывают те пилоты, которые теряют меньше времени на прохождение поворотов. Именно поэтому так много гоночных команд и инженеров делают всё возможное для увеличения скорости их прохождения.
В любом автомобиле стандартный дифференциал устанавливается для распределения энергии двигателя между ведущими колесами. Стандартный дифференциал передаёт энергию двигателя колесу, которое испытывает меньшее сопротивление кручению. Это позволяет ведущим колёсам в повороте вращаться с разной скоростью и тратить меньше энергии на сопротивление. Сопротивление возникает, так как колёса при повороте описывают разные окружности.
Однако, при прохождении поворота, когда автомобиль кренится на внешнюю сторону, происходит ослабление сцепления колёс внутренней стороны с дорогой. Колёса внутренней стороны "вывешиваются" из-за перераспределения веса, что вызывает избыточное вращение. Такая пробуксовка делает бесполезной попытку ускорения до тех пор, пока колёса не войдут в нормальное сцепление с дорогой. Дифференциал повышенного трения призван минимизировать такой вид пробуксовки.
Дифференциал повышенного трения
(дисковый тип)
Дифференциал повышенного трения по строению аналогичен нормальному дифференциалу.
Как Вы можете видеть, полуоси находятся в скользящем зацеплении с одной группой дисков (на картинке диск "В"), а корпус дифференциала с другой (на картинке диск "А"). Ось сателлитов заключена в камеру, созданную парой нажимных колец. Нажимные кольца находятся в скользящем зацеплении с корпусом. Передача момента от двигателя к полуосям происходит через распорные кольца, посредством зацепления дисков "А" с дисками "В". При появлении крутящего момента ось сателлитов "распирает" нажимные кольца, которые в свою очередь прижимают диски "В" к дискам "А". Таким образом, обе полуоси ведущего привода равномерно распределяют момент между колёсами. Степень прижима (блокировки) зависит от величины переданного двигателем крутящего момента. Этот эффект ограничивает проскальзывание разгруженного в сильном повороте колеса. Обеспечивая блокировку при ускорении и торможении, дифференциал повышенного терния работает как обычный при отсутствии передаваемого двигателем момента.
Виды дифференциалов повышенного трения (1 way, 1.5 way и 2 way)
Многие производители дифференциалов повышенного трения делят свою продукцию в соответствии с режимом работы на 1 way, 1.5 way и 2 way. Это деление зависит от вида разреза в камере под ось сателлитов. Форма разреза непосредственно влияет на работу ДПТ. 1 way означает, что из-за формы разреза блокировка дифференциала происходит только при ускорении. Дифференциал с индексом 2 way блокируется как при ускорении, так и при торможении. Дифференциал 1.5 way также как и 2 way блокирует и при ускорении и при замедлении, но блокировка при замедлении имеет более "мягкий" характер. Этот тип обеспечивает "щадящую" блокировку при торможении и лучше всего подходит для новичков, и менее эффективен, чем 2 way в профессиональном автоспорте. Самое эффективное применение данного типа — это ведущая ось переднеприводного автомобиля.
Краткий итог по типам ДПТ:
1. Применение типа 1.5 way целесообразнее всего на автомобилях для дорог общего пользования. Более мягкая блокировка при торможении позволяет плавно "смещать" автомобиль в повороте при замедлении (чем при использовании типа 2 way).
2. Применение типа 2 way обеспечивает оптимальную блокировку при ускорении и замедлении. Идеально подходит для дрифтинга, особенно для пилотов, которые предпочитают постоянную блокировку при прохождении поворотов. Основное применение типа 2 way — автоспорт.
Сравнение дифференциалов повышенного трения
На сегодняшний день существует большое количество типов ДПТ и их производителей.
Большинство дифференциалов повышенного трения применяемых в стандартной комплектации автомобиля, или опционно, имеют 2 сателлита. Такая конструкция не в состоянии обеспечить сильной блокировки, и скорее необходима для создания "спортивного" поведения автомобиля. Такая блокировка лучше, чем её отсутствие, но это не лучший вариант для профессиональных пилотов и для любителей дрифтинга.
Настоящий дифференциал повышенного трения должен иметь как минимум 4 сателлита. Во всём мире такая конструкция используется в ралли и в кольцевых автомобильных гонках. Линейность и степень блокировки ДПТ зависит от ряда параметров. Форма разреза камеры, размер дисков, коэффициент трения, порог срабатывания, характеристики смазочного масла — всё это влияет на характеристики ДПТ.
Виско-муфта, тип Торсена, винтовой тип — это типы ДПТ, которые устанавливают производители автомобиля. Эти типы широко распространены, так как имеют менее агрессивную степень блокировки и более просты в обслуживании, чем дисковые ДПТ. Однако, для достижения максимального контроля над автомобилем, например, в соревнованиях, производители автомобилей и тюнинг-ателье используют дифференциал дискового типа.
Компоненты дифференциала повышенного трения 
Что дает дифференциал повышенного трения
Нормальный дифференциал
Как известно, в гонках выигрывают те пилоты, которые теряют меньше времени на прохождение поворотов. Именно поэтому так много гоночных команд и инженеров делают всё возможное для увеличения скорости их прохождения.
В любом автомобиле стандартный дифференциал устанавливается для распределения энергии двигателя между ведущими колесами. Стандартный дифференциал передаёт энергию двигателя колесу, которое испытывает меньшее сопротивление кручению. Это позволяет ведущим колёсам в повороте вращаться с разной скоростью и тратить меньше энергии на сопротивление. Сопротивление возникает, так как колёса при повороте описывают разные окружности.
Однако, при прохождении поворота, когда автомобиль кренится на внешнюю сторону, происходит ослабление сцепления колёс внутренней стороны с дорогой. Колёса внутренней стороны "вывешиваются" из-за перераспределения веса, что вызывает избыточное вращение. Такая пробуксовка делает бесполезной попытку ускорения до тех пор, пока колёса не войдут в нормальное сцепление с дорогой. Дифференциал повышенного трения призван минимизировать такой вид пробуксовки.
Дифференциал повышенного трения
(дисковый тип)
Дифференциал повышенного трения по строению аналогичен нормальному дифференциалу.
Как Вы можете видеть, полуоси находятся в скользящем зацеплении с одной группой дисков (на картинке диск "В"), а корпус дифференциала с другой (на картинке диск "А"). Ось сателлитов заключена в камеру, созданную парой нажимных колец. Нажимные кольца находятся в скользящем зацеплении с корпусом. Передача момента от двигателя к полуосям происходит через распорные кольца, посредством зацепления дисков "А" с дисками "В". При появлении крутящего момента ось сателлитов "распирает" нажимные кольца, которые в свою очередь прижимают диски "В" к дискам "А". Таким образом, обе полуоси ведущего привода равномерно распределяют момент между колёсами. Степень прижима (блокировки) зависит от величины переданного двигателем крутящего момента. Этот эффект ограничивает проскальзывание разгруженного в сильном повороте колеса. Обеспечивая блокировку при ускорении и торможении, дифференциал повышенного терния работает как обычный при отсутствии передаваемого двигателем момента.
Виды дифференциалов повышенного трения (1 way, 1.5 way и 2 way)
Многие производители дифференциалов повышенного трения делят свою продукцию в соответствии с режимом работы на 1 way, 1.5 way и 2 way. Это деление зависит от вида разреза в камере под ось сателлитов. Форма разреза непосредственно влияет на работу ДПТ. 1 way означает, что из-за формы разреза блокировка дифференциала происходит только при ускорении. Дифференциал с индексом 2 way блокируется как при ускорении, так и при торможении. Дифференциал 1.5 way также как и 2 way блокирует и при ускорении и при замедлении, но блокировка при замедлении имеет более "мягкий" характер. Этот тип обеспечивает "щадящую" блокировку при торможении и лучше всего подходит для новичков, и менее эффективен, чем 2 way в профессиональном автоспорте. Самое эффективное применение данного типа — это ведущая ось переднеприводного автомобиля.
Краткий итог по типам ДПТ:
1. Применение типа 1.5 way целесообразнее всего на автомобилях для дорог общего пользования. Более мягкая блокировка при торможении позволяет плавно "смещать" автомобиль в повороте при замедлении (чем при использовании типа 2 way).
2. Применение типа 2 way обеспечивает оптимальную блокировку при ускорении и замедлении. Идеально подходит для дрифтинга, особенно для пилотов, которые предпочитают постоянную блокировку при прохождении поворотов. Основное применение типа 2 way — автоспорт.
Сравнение дифференциалов повышенного трения
На сегодняшний день существует большое количество типов ДПТ и их производителей.
Большинство дифференциалов повышенного трения применяемых в стандартной комплектации автомобиля, или опционно, имеют 2 сателлита. Такая конструкция не в состоянии обеспечить сильной блокировки, и скорее необходима для создания "спортивного" поведения автомобиля. Такая блокировка лучше, чем её отсутствие, но это не лучший вариант для профессиональных пилотов и для любителей дрифтинга.
Настоящий дифференциал повышенного трения должен иметь как минимум 4 сателлита. Во всём мире такая конструкция используется в ралли и в кольцевых автомобильных гонках. Линейность и степень блокировки ДПТ зависит от ряда параметров. Форма разреза камеры, размер дисков, коэффициент трения, порог срабатывания, характеристики смазочного масла — всё это влияет на характеристики ДПТ.
Виско-муфта, тип Торсена, винтовой тип — это типы ДПТ, которые устанавливают производители автомобиля. Эти типы широко распространены, так как имеют менее агрессивную степень блокировки и более просты в обслуживании, чем дисковые ДПТ. Однако, для достижения максимального контроля над автомобилем, например, в соревнованиях, производители автомобилей и тюнинг-ателье используют дифференциал дискового типа.
| Меню пользователя Fire |
| Посмотреть профиль |
| Посетить домашнюю страницу Fire! |
| Найти все сообщения от Fire |
дифференциальное счисление
автор: Иван Кошуринов
фото: Евгений Смородин
Современный автомобиль – одно из самых высокотехнологичных и сложных устройств, которыми мы пользуемся повседневно, и чуть ли не с каждым днем он становится все сложнее, впитывая в себя последние достижения в различных областях техники. Но есть в конструкции практически любого автомобиля решения старые как мир (хотя, разумеется, совершенствующиеся с течением времени), и зачастую мы даже не задумываемся об их древности, не говоря уж о принципе действия. Одно из них — дифференциал.
ровесник колеса
Это, конечно, преувеличение, но не очень большое: как только два колеса получили общую ось и появилась необходимость изменять направление движения, люди заметили, что при повороте повозки левое и правое колеса проходят различный путь, и, если они жестко закреплены на этой оси, одно из них пробуксовывает. Причем этот эффект не так уж ничтожен, как может показаться: например, если современный автомобиль среднего класса разворачивается в левую сторону, вывернув колеса на максимальный угол, то за время полного разворота (на 180 градусов) правое колесо проезжает более четырех «лишних» метров.
Впрочем, тогда, когда появился дифференциал, никакими автомобилями еще и не пахло: первое упоминание о похожей конструкции датируется 2600-м годом до нашей эры — она использовалась в Китае, на боевых колесницах (для чего, сейчас уже трудно сказать). Также механизм, примерно соответствующий современному устройству дифференциала, был предложен гениальным Леонардо да Винчи за четыреста лет до появления автомобилей, которые в нем нуждались. Наконец, дифференциал в том виде, в каком мы его знаем, был запатентован во Франции изобретателем Онесифором Пеккером в 1827 году, а первым его носителем считается машина австралийца Дэвида Ширера, построенная в 1897 году.
Однако прошло еще немало лет, прежде чем дифференциал окончательно "прописался" в конструкции автомобиля: еще в 20-е годы прошлого века многие инженеры считали, что резиновые шины компенсируют разницу угловых скоростей, позволяя колесам буксовать при повороте без большого ущерба для автомобиля. И даже сейчас встречаются бездифференциальные конструкции, такие как спортивно-"игрушечные" карты, у которых задние колеса не могут вращаться независимо. Но на всех серьезных автомобилях главная задача — передача тяги на ведущие колеса с компенсацией возможного различия их скоростей — решается с помощью дифференциала.
В основе простейшего дифференциала лежит планетарный механизм, где крутящий момент на полуоси передается через шестерни-сателлиты. Не углубляясь в теорию, можно сказать, что действие этого механизма можно сравнить с весами: пока грузы на обеих чашках одинаковы, они неподвижны друг относительно друга, но как только одна из них перевешивает, конструкция приходит в движение и чашки перемещаются. Соответственно, пока оба колеса автомобиля находятся в одинаковых условиях, для их вращения необходимы одинаковые усилия, и сателлиты вращают обе полуоси одинаково, но если баланс нарушается, крутящий момент тут же передается на ту полуось (и, соответственно, колесо), которая вращается легче. Причем, исходя из конструктивных особенностей, дифференциал в этом случае является повышающим редуктором: если одно колесо неподвижно, то второе будет вращаться вдвое быстрее.
век свободы не видать
В этом и есть главный смысл и одновременно недостаток планетарного механизма: даже если попробовать резко, с пробуксовкой, стартовать на асфальте, чаще всего будет буксовать лишь одно колесо, поскольку фактически в этот момент только оно и является ведущим. А если покрытия разные (асфальт-лед, например), разница еще заметнее: попав на лед, одно из ведущих колес так и будет буксовать, а другое — спокойно стоять на асфальте. И даже полный привод не может кардинально изменить ситуацию: если он постоянный, автомобилю требуются целых три дифференциала — два межколесных и один межосевой, — поскольку при повороте скорости могут отличаться у всех ведущих колес. И если все эти дифференциалы обычные, так называемые свободные, то в худшем для водителя случае крутящий момент будет передаваться опять же на единственное колесо, причем самое легко вращающееся, читай — буксующее. Решением проблемы стали блокировки, к развитию конструкций которых, в сущности, и сводится многолетний процесс совершенствования дифференциалов.
Различных блокировок великое множество, однако, по большому счету, все дифференциалы, кроме свободных, можно разделить на две основные группы — принудительно, жестко блокируемые и самоблокирующиеся. С принудительной блокировкой все достаточно просто: полностью заблокированный дифференциал перестает выполнять свои функции и превращается в муфту, жестко связывающую полуоси (или карданы, если он межосевой), передавая им одинаковый крутящий момент с одинаковой угловой скоростью. Для полной блокировки классического дифференциала достаточно либо заблокировать возможность вращения сателлитов, либо жестко соединить между собой чашку дифференциала с одной из полуосей. Включать подобного рода блокировки можно только при полной остановке, а пользоваться ими нужно крайне аккуратно, так как усилия мотора вполне достаточно, чтобы испортить исполнительный механизм. Применяют их, как правило на небольших скоростях, только для передвижения по труднопроходимой местности, так как при полной блокировке межколесного дифференциала (особенно впереди) автомобиль очень сильно теряет в управляемости – едет "плугом" прямо, а заблокированный межосевой дифференциал при езде по дорогам часто снижает ресурс трансмиссии просто катастрофически. Принудительная блокировка – удел настоящих внедорожников, типа Mercedes G-класса и Land Rover Defender, все три дифференциала которых могут быть полностью заблокированными. Проходимость в этом случае поистине феноменальна, но легковые автомобили, как правило, такими блокировками не снабжаются.
Исключительно на вездеходах и спецтехнике (тракторы, бронетранспортеры) используются и некоторые типы самоблокирующихся дифференциалов — такие, к примеру, как кулачковые и зубчатые. В этих конструкциях вместо рассмотренного нами классического планетарного механизма используются кулачковые или зубчатые пары соответственно, которые при небольшой разнице в угловых скоростях полуосей имеют возможность взаимно проворачиваться (перескакивать), а при пробуксовке заклиниваются и блокируют полуоси друг с другом. Достоинство таких схем — простота конструкции, а главный недостаток — "грубое" срабатывание блокировок, делающее невозможным их применение на "гражданских" автомобилях. Для последних разработаны более "продвинутые" конструкции, достойные отдельного подробного рассказа.
между трением и скольжением
Конструкция большинства самоблокирующихся дифференциалов основана на использовании силы трения, поэтому их так и называют — дифференциалы повышенного трения. За границей принят другой термин — Limited Slip Differentials (сокращенно — LSD), то есть дифференциалы с ограниченным проскальзыванием, что, в сущности, то же самое. Один из наиболее простых и в силу этого распространенных вариантов — так называемая вискомуфта (она же вязкостная), где вышеупомянутое трение создается внутри специальной жидкости. В обычном режиме эта муфта остается разомкнутой, но как только одна из полуосей начинает получать ощутимо больший момент и более высокую угловую скорость вращения относительно другой, жидкость начинает "сопротивляться", блокируя дифференциал, но не жестко, а плавно, причем коэффициент трения и, соответственно, степень блокировки увеличивается с ростом разницы в скоростях. А по мере выравнивания угловых скоростей трение внутри вискомуфты начинает падать, что ведет к ее постепенному размыканию и отключению блокировки. Вискомуфты применяются обычно для межосевых дифференциалов (их конструкция слишком массивна для установки на мостовой редуктор) как дорожных полноприводных машин, таких как Subaru Impreza, так и "паркетников" типа Toyota RAV4. На настоящем бездорожье вискомуфта не справляется с постоянной сменой условий сцепления колес с грунтом, запаздывает при включении, перегревается и в конечном счете может выйти из строя.
Механические самоблокирующиеся дифференциалы можно разделить на два типа — speed sensitive, срабатывающие от разницы в угловых скоростях вращения полуосей, и torque sensitive, "чувствующие" разницу передаваемого на полуоси крутящего момента. Конструкции первого типа представляют собой обычные планетарные дифференциалы, только снабженные блоками фрикционных пластин, поэтому их именуют еще friction based LSD. Когда начинает возникать разница в угловых скоростях, пластины благодаря силе трения сдерживают ее, а когда величина крутящего момента превосходит эту силу, вращение все же передается на полуось с меньшим сопротивлением вращению. Поэтому такие блокировки работают в сравнительно небольшом диапазоне отношения моментов и кардинально повлиять на управляемость или проходимость машины не в состоянии. Тем не менее, подобные дифференциалы штатно устанавливаются в задних мостах многих внедорожников — Toyota 4Runner, Nissan Terrano, Kia Sportage. Дальнейшим развитием этой конструкции можно считать так называемый героторный дифференциал, где пакет фрикционов LSD дополнен устройством блокировки, состоящим из насоса с поршнем: при возникновении разности угловых скоростей насос нагнетает рабочую жидкость (масло) и сдавливает фрикционный блок, многократно увеличивая трение и блокируя дифференциал. Под названием Hydra-Lock такая конструкция используется на внедорожниках Jeep корпорации DaimlerChrysler.
torsen — это звучит гордо
Отдельная песня — дифференциалы системы Torsen, которые некоторые называют "дифференциалами Торсена", уж очень название похоже на фамилию изобретателя. На самом деле это просто сокращение от вышеупомянутого Torque sensitive, и на данный момент это одна из самых эффективных и технологичных форм блокировки дифференциалов. Принцип ее работы основан на свойствах червячной передачи, о которых мы здесь не будем распространяться, ограничимся лишь описанием свойств и области применения трех основных разновидностей этой конструкции. Дифференциалы типа Т-1 — самые мощные, они способны «переваривать» самые большие перепады крутящего момента – от 2,5:1 до 5:1, — их можно встретить на различных машинах, но стали известными они в первую очередь благодаря компании Audi и технологии Quattro, где они используются в качестве межосевых. Другие компании использовали Т-1 в основном в задней оси спортивных моделей – таковы, например, выпускавшиеся в 90-е годы прошлого века Mazda RX-7 (заднеприводная) и Toyota Celica GT-4 (полноприводная).
Дифференциал T-2 имеет меньший диапазон блокировки, однако он более чувствителен к разнице передаваемого момента и срабатывает раньше. Такая схема также используется в полноприводных моделях Audi, а кроме них — в BMW Z3, Honda S2000, Toyota/Lexus (как на джипах, так и на дорожных автомобилях), Volkswagen Passat 4Motion и даже на дорожном варианте культового Hummer (вариант для военных оснащен дифференциалом Т-1). Наконец, третий тип, Torsen Т-3, используется в основном для межосевых дифференциалов: планетарная структура конструкции позволяет сместить начальное распределение момента в пользу одной из осей, а срабатывание частичной блокировки происходит при 20-30-процентной разнице в передаваемых на полуоси моментах. Так сделано на Toyota 4Runner: в обычных режимах 40 процентов момента передается на передние колеса, 60 — на задние, а при частичной блокировке это соотношение может изменяться от 53:47 до 29:71. Эти дифференциалы достаточно молоды и только начинают завоевывать популярность: так, Audi, известный апологет равного распределения крутящего момента по осям, в новых моделях собирается изменить своим традициям в сторону "заднеприводности".
Очень похожи на Torsen Т-1 английские дифференциалы Quaife и американские Tractech: первые чаще всего можно встретить на спортивных автомобилях (Focus RS, Noble M12) или в тюнинговых комплектах, вторые применяются на внедорожниках: Ford, Chevrolet, Dodge. Кстати, и в России есть производство аналогичных дифференциалов "Торсена" для внедорожников УАЗ и спортивных переднеприводных ВАЗов; автор данного материала имеет некоторый опыт езды на последних и может авторитетно заявить – «гражданские» приемы вождения на машине с блокировкой неприемлемы. Если в процессе доработки переднеприводника вы предполагаете установку самоблокирующегося дифференциала, учтите это.
проверено электроникой
Электронные системы управления дифференциалами "выросли" из АБС (антиблокировочная система тормозов): ее датчики, отслеживающие частоту вращения каждого колеса, фиксируют начало пробуксовки одного из них, а дальше, как говорится, дело техники. Точнее, электроники, которая дает команду притормозить забуксовавшее колесо, тем самым увеличивая на него нагрузку и вынуждая дифференциал — свободный, без всяческих механических ухищрений — передавать момент на колесо с хорошим сцеплением. Еще недавно подобная электронная имитация блокировок являлась для некоторых полноприводников (первые Mercedes ML и BMW X5) единственным средством контроля тяги и перераспределения крутящего момента между осями и колесами, но практика показала, что для обеспечения настоящей проходимости этого мало, наибольший эффект достигается при сочетании электронных «помощников» с современными механическими системами. Взять хотя бы последнее поколение джипов Toyota или новый Jeep Grand Cherokee: конечно, эти машины не превосходят по проходимости старых героев бездорожья с их полным набором механических блокировок, но это уже и не "паркетники"; при этом ими куда проще управлять, нежели настоящими "проходимцами", как на асфальте, так и вне его.
Не отстают и чисто "асфальтовые" автомобили: для них совершенство «электронных» трансмиссий, огромную роль в работе которых играют дифференциалы, является важнейшим конкурентным преимуществом. Так, система полного привода ATTESA ETS (Advanced Total Traction Engineering System for All Electronic Torque Split) на легендарных Nissan Skyline GT-R позволяет стартовать на полном приводе, когда наиболее важно реализовать большой крутящий момент без пробуксовки, а затем двигаться в «штатных» режимах исключительно на заднем, минимизируя потери в трансмиссии. Как только датчики фиксируют потерю сцепления задними колесами, система за сотые доли секунды подключает переднюю ось, практически мгновенно передавая на нее до 50% крутящего момента. Еще более совершенна система полного привода на последних «эволюциях» от Mitsubishi с «активными» дифференциалами — межосевым ACD и задним межколесным Super AYC. Прошлой зимой мы имели возможность испытать эту трансмиссию в деле и можем утверждать – электроника дошла до той ступени развития, когда отказываться от нее не стоит даже опытному водителю. А новейшая «умная» трансмиссия компании Honda имеет практически по отдельному дифференциалу с электронным управлением на каждое колесо. Мы уже привыкли рассуждать о чип-тюнинге, изменении программ управления двигателями, наслышаны и об электронике в коробках-«автоматах», — как знать, может быть, скоро привыкнем обсуждать и программы управления дифференциалами?
Зачем нужен дифференциал повышенного трения?
Когда автомобиль с обычным дифференциалом выкатывается одним колесом на лед (или «садится» одним колесом в грязь), тронуться бывает невозможно — это колесо вращается на месте, при том что второе стоит неподвижно. В результате машина — ни с места. Вот тут и начинаешь думать, как здорово, когда дифференциала нет, и колеса всегда вращаются одинаково. Но совсем без дифференциала тоже нельзя — управляемость и устойчивость на твердом покрытии будут ни к черту.
Копромисс между управляемостью (дифференциал) и проходимостью (его отсутствие) был найден с изобретением т.н. «дифференциала повышенного трения». Когда машина с таким дифференциалом выкатывается одним колесом на лед и начинает пробуксовывать, второе колесо не останавливается беспомощно, а продолжает вращаться и тянуть машину. Таким образом, машина сохраняет проходимость в сложных условиях, и при этом на твердом покрытии этот дифференциал ведет себя как обычный, сохраняя автомобилю хорошую управляемость.
Существуют и другие варианты — например, автоблокирующийся дифференциал и дифференциал с ручной блокировкой. Но эти железки срабатывают при каких-то граничных условиях — при начале пробуксовки в первом случае, или после включения вручную, во втором. При этом поведение машины серьезно меняется. Поэтому такие устройства — удел, как правило, внедорожников, потому как предполагается, что водитель такого автомобиля знает об этих «фокусах» и всегда готов к ним. Дифференциал же повышенного трения срабатывает мягко, машина ведет себя обычно и предсказуемо — для пользователя-казуала самое то.