Привод блокировки межосевого дифференциала на камаз-65116

Вязкостная муфта (вязкостная блокировка)

Вязкостная муфта (рис. 15) может использо­ваться для различных целей, к примеру, вместо блока «дифференциал/раздаточная коробка» или в качестве элемента бло­кировки для межосевых и межколесных диффе­ренциалов.

Вязкостная муфта как элемент блокировки входит в состав межколесных дифференциалов, изображенных на рисунке 14 «Межколесные дифференциалы с вязкостной муфтой». Различие между двумя исполнениями состоит в расположении и, как следствие, в блокирующем действии муфты. На правом рисунке вязкостная муфта расположе­на между корпусом дифференциала и полуосью, а на левом — между двумя полуосями.

Вязкостная муфта (рис. 15 «Вязкостная муфта с дисками«) состоит из ци­линдрического корпуса, наполненного силиконо­вым маслом, в котором размещены диски различ­ной формы. Перфорированные наружные диски (2) входят в зацепление с зубчатым венцом кор­пуса (3), в то время как внутренние диски с проре­зями (1) соединены со ступицей (4) на стороне от­бора мощности. При вращении корпуса вращаются также наружные диски, в результате чего между наружными и внутренними дисками возникает так называемый эффект сдвига, то есть находящееся в корпусе силиконовое масло, обволакивающее диски, как бы «сдвигается». Вязкость силиконово­го масла так высока, что при большой разнице ча­стоты вращения внутренние диски захватываются им. По мере увеличения температуры и давления также увеличивается вязкость и, тем самым, проч­ность на сдвиг, что ведет к практически 100-про­центной блокировке вязкостной муфты.

Конструкционные отличия фрикционных муфт

В конструкцию фрикционной муфты входит барабан, который имеет непосредственную связь со ступицей авто, несколько фрикционных дисков трения (два и более), поршень, осуществляющий сжатие этих дисков и пружину, возвращающую поршень в исходное положение.

Между барабаном и ступицей существует жесткая связь. При этом внутри последней располагается кольцо, выполняющее функцию стопора, на котором находится тарельчатая пружина, опирающаяся на поршень. В свою очередь, ступица оборудуется специальными каналами, осуществляющими передвижение масла между поршнем и барабаном. В автомобилях легкового типа чаще всего используются дисковые фрикционные муфты, имеющие две поверхности трения, состоящие из одного диска и двух полумуфт, а многодисковую конструкцию чаще можно встретить на специализированном транспорте, в том числе, на тракторах.

Рассмотрим, как работает межосевой дифференциал с фрикционной муфтой: в момент нахождения автомобиля в обычном, плавном режиме движения, распределение угловых скоростей между осями авто происходит равномерно. Однако когда какая-либо из полуосей начинает вращаться быстрее, фрикционные диски начинают сближаться между собой, притормаживая ее при помощи возникающих сил трения.

Подобная система блокировки отличается хорошей эффективностью, однако на серийных легковых автомобилях ее можно увидеть достаточно редко. Данная тенденция объясняется сложностью конструкции и особой спецификой обслуживания фрикционных дифференциалов, а также небольшим ресурсом работоспособности, вызванным быстрым износом их составляющих.

Принцип работы межосевого дифференциала фрикционного типа применяется в муфте Haldex, выпуск которой, начиная с 1998 года, осуществляет шведская фирма с одноименным названием. В основе действия данного устройства производители использовали работу электрогидравлической связки элементов. Но, несмотря на прогрессивность и инновационный дух муфты Haldex, первые ее версии были скорее провальными, чем успешными, что вызвало необходимость проведения многочисленных доработок конструкции, причем последние разработки оказались, весьма удачными и востребованными.

На данный момент осуществляется выпуск 5-го поколения муфты Haldex, отличающейся улучшенными характеристиками, включающими:

• возможность управления устройством вне зависимости от режима движения;
• способность быстрого увеличения крутящего момента с использованием упреждающего управления;
• возможность постоянной работы задней главной передачи;
• совместимость с различными системами управления тормозами авто, включая ABS.

Задачи и принцип действия дифференциала

В отсутствие дополнительных приспособлений оба колеса автомобиля, расположенные на одной оси, вращались бы с одинаковой скоростью. Это повлекло бы целый ряд эксплуатационных проблем, связанных в основном с управляемостью. Побочные эффекты — повышенный и неравномерный расход резины, дополнительная нагрузка на элементы подвески, недостаточная поворачиваемость. Дифференциал сделал возможным неравномерное распределение скорости вращения, получаемой колёсами от карданного вала.

В реальных условиях эксплуатации авто колёса могут двигаться с разной скоростью в нескольких случаях:

• при повороте, когда внешнему колесу приходится преодолеть большее расстояние, чем внешнему;
• на неровной дороге, когда левое и правое колёса движутся по поверхности с разным рельефом.

Все описанные выше особенности не имеют особого значения для ведомых полуосей, так как они фактически не связаны друг с другом и вращаются независимо. А вот ведущая пара получает энергию от коробки передач, каждое колесо из неё жёстко связано с трансмиссией, поэтому криволинейное движение затрудняется.

Дифференциал, делающий ведущие колёса относительно независимыми друг от друга, используется и на грузовом, и на легковом транспорте, как в моноприводных моделях, так и в полноприводных. В последних распределяющий редуктор управляет также балансом усилий между осями. Расположен он чаще всего в задней части авто и связан с карданным валом. Можно выделить три типа данного агрегата:

• открытый дифференциал;
• дифференциал повышенного трения;
• дифференциал с блокировкой.

В зависимости от типа конструкции узла различается природа механизма передачи усилия на колёса. Если возникнет ситуация, когда одной из колёс в паре потеряет сцепление с дорогой (попадёт на лёд или грязь), редуктор направит весь крутящий момент на эту полуось. Это приведёт к пробуксовке потерявшего надёжную опору колеса. В этом случае и нужна так называемая блокировка дифференциала: она временно отключает хитрый узел, чтобы вращающая сила распределялась между полуосями поровну.

Что такое блокировка дифференциала на видео:

Вязкостная муфта (Вискомуфта, Viskodrive)

Рис.5Упрощенный вариант фрикционного дифференциала. На одной из полуосей имеется резервуар, заполненный вязкой жидкостью. В эту жидкость погружены два пакета дисков; один соединен с ротором, второй с полуосью. Чем больше разница в скоростях колес, тем больше разница в скоростях вращения дисков, и тем больше вязкое сопротивление.Достоинство такой конструкции в простоте и дешевизне. Недостаток в том, что вязкостная муфта довольно инерционна и отказывается работать на полном бездорожье. Хороших ходовых качеств вязкостная муфта не обеспечивает и применяется только в «паркетниках» (вседорожниках, которые жертвуют проходимостью ради комфорта) между осями. Для установки в качестве осевого дифференциала такая конструкция слишком громоздка. Иногда вместо дифференциала ставят коническую зубчатую передачу с вязкостной муфтой на одной из полуосей.Кулачковый/зубчатый самоблокирующийся дифференциалРис.6Рис.7Рис.8На картинках изображены: кулачковая блокировка отечественного производства (БТР 60), Detroit Locker и Detroit E-Z Locker (компания Tractech).Принцип действия аналогичен, но полуоси соединяются зубчатой или кулачковой парой. Таким образом, при пробуксовке одного из колес дифференциал резко блокируется. Поэтому такая система применяется только в военной и специальной технике (например, в бронетранспортерах), где нужно большое тяговое усилие и высокая долговечность в ущерб управляемости.

Гидророторный самоблокирующийся дифференциал

Попытка повысить эффективность и долговечность фрикционного дифференциала. При возникновении разницы в угловых скоростях насос закачивает жидкость в цилиндр, и поршень сжимает фрикционный пакет, блокируя дифференциал.Довольно часто фрикционные блоки подпружинивают. Такие дифференциалы штатно устанавливаются в задний мост многих внедорожников — Toyota 4Runner (Hilux Surf), Nissan Terrano, Kia Sportage и. т. п. Американская компания ASHA Corp. пошла дальше, снабдив пакет фрикционов LSD дифференциала устройством блокировки, состоящего из насоса с поршнем (Героторный дифференциал). При возникновении разности в угловых скоростях полуоси и чашки насос нагнетает масло (жидкость) на поршень и сдавливает фрикционный блок, тем самым блокируя дифференциал. Данная конструкция получила название Gerodisk (Hydra-Lock) и штатно устанавливается на внедорожники Chrysler (на картинке слева). Практически для всех friction based дифференциалов необходимо применять специальное масло, которое содержит присадки, обеспечивающие нормальную работу фрикционных блоков.Рис.9

Что такое блокировка дифференциала в автомобиле

Это способ заблокировать сателлиты, чтобы исключить их вращение вокруг своей оси или соединить шестерню полуоси с корпусом дифференциала. Крутящий момент будет передаваться равномерно или в определенном соотношении между двумя полуосями ведущих колес. Существует два вида блокировок – жесткая и частичная.

В первом случае, все части дифференциала будут заблокированы, момент будет передаваться на все ведущие колеса. На многих внедорожниках этот режим называется «Lock». Второй вид – в нем используются дифференциалы повышенного трения. В них мощность передается в определенной пропорции между буксующим колесом и заблокированным. Чем быстрее вращается свободная ось, тем больше крутящего момента идет на «стоячее» колесо.

Жесткая или принудительная блокировка

Она активируется принудительным нажатием кнопки в салоне или физическим перемещением определенного элемента в механизме. В последнем случае водителю нужно было перемещать рычаг и при помощи тросов происходило смещение муфты, блокирующей ось колеса с корпусом дифференциала. В современных авто применяются пневматические, гидравлические или электрические привода. В некоторых случаях используется не межколесная блокировка, а межосевая, мощность передается между передними и задними колесами машины в соотношении 50:50, 50:40, в зависимости от настроек.

Частичная блокировка или LSD

LSD – этот термин означает, что в авто применяется дифференциалы ограниченного, частичного проскальзывания.

Они бывают:

Вязкостная муфта (вискомуфта). Состоит из набора дисков, часть которых закреплена с корпусом, вторая – с ведущим валом. Вся конструкция находится в герметичном корпусе, заполненном специальным силиконом. При увеличении скорости вращения ведущего вала выше скорости корпуса, диски на валу начинают мешать собой силикон. Он меняет свои свойства, становится вязким. Тем самым повышается коэффициент трения между дисками, дифференциал блокируется. При уравнивании скоростей, силиконовая смазка восстанавливает свою вязкость и диски разблокируются.

Дисковые муфты повышенного трения. В них вместо силикона применяются фрикционные диски. Часть находится на полуоси, часть на корпусе дифференциала. При прямолинейном движении колес весь механизм работает как одно целой. При проскальзывании одной из осей, за счет силы трения дисков он блокируется, передавая момент на оба колеса.

Червячные. Ярким примером является дифференциал Торсен. В его конструкции применяются сателлиты червячного типа, которые могут вращаться от червячных шестерен полуосей, а сами вращать их не могут – блокируются. При повышении угловой скорости одной оси происходит блокировка сателлитов и перераспределение мощности на колесо с хорошим сцеплением с дорогой. Чем быстрее проскальзывает колесо, тем больше момента передается на другую ось. Происходит автоматическая частичная блокировка дифференциала, без участия водителя. При выравнивании скоростей, червячные сателлиты разблокируются и механизм вернется в исходное состояние.

В последнее время на современных автомобилях появилась третий вид блокировок – имитация блокировки межколесного дифференциала. Здесь все происходит в автоматическом режиме. Система считывает данные с датчиков ABS о скорости вращения ведущих колес. Если они сильно различаются, то тормозная система «прикусывает» колесо, которое быстрее крутится, буксует, часть энергии вращения передается на колесо с хорошим сцеплением. В данных системах не применяются дорогие и сложные конструкции для блокировок, используется свободный дифференциал и электронная система с датчиками АБС – это удешевляет конструкцию и конечную стоимость автомобиля. Но эффективности в ней меньше, чем настоящих, физических блокировок. Подробнее о принципах работы разных типов дифференциалов поговорим в других статьях. Сейчас приведем основные недостатки таких блокировочных механизмов.

Недостатки

1. Сложная конструкция, ведущая к дорогому ремонту
2. Повышенные требования к обслуживанию
3. Большой нагрев механизма, в результате повышенного трения элементов. При длительном использовании сокращается срок службы деталей и всего агрегата в целом
4. Установка дополнительной электроники, контролирующей температуру элементов муфты и другие параметры, обеспечивающие надежность, долговечность механизма

Блокировки дифференциалов для «УАЗов», которые серийно производятся:

1. Кулачковая нижегородского производства (самая популярная)Рис.162. Винтовая системы TorsenРис.173. Принудительная «Спрут» с пневмоприводомРис.18Рис.194. Принудительная (жесткая, муфтовая с храповым зацеплением)Полная принудительная блокировкаВ принудительных блокировках блокирование дифференциала происходит за счет жесткого соединения одной чаши дифференциала с полуосью при помощи механического либо гидравлического механизма включения. В настоящее время данный тип блокировок производится исключительно для а/м семейства УАЗ, но при необходимости есть все возможности для разработки и производства подобных блокировок на автомобиль любой марки.Механическая блокировка — блокированием посредством рычага и тросиков чаши дифференциала с одной из полуосей. Механизм включения установлен на чулке моста. В общем виде комплект показан на рисунке.Рис.20Гидравлическая блокировка — с использованием главного и рабочего гидроцилиндров. В качестве рабочей жидкости используется тормозная жидкостьИнструкция по эксплуатации жесткой принудительной блокировки с механическим или гидравлическим приводом включения на любые мосты УАЗ: 

Жесткая блокировка дифференциала переднего и/или заднего мостов предназначена для использования только в случае буксования колес при движении по бездорожью, когда недостаточно подключения переднего моста. После включения необходимо проехать несколько метров для входа в зацепления шлицов подвижной муфты и дифференциала. Не производить включение блокировки при буксовании одного из колес, т. к. это может привести к повреждению системы блокировки. Примечание: не используйте жесткую блокировку в других дорожных условиях, при этом потребуется большее усилие для управление автомобилем особенно при выполнение поворотов, в этом случае в трансмиссии возникнет циркулирующий момент, который может привести к выходу из строя деталей моста (полуось, подвижная муфта блокировки, корпус дифференциала). Не рекомендуется двигаться с включенной блокировкой со скоростью более 10 км/ч. 
После преодоления сложного участка блокировку необходимо выключить

Для облегчения разблокировки слегка поверните рулевое колесо влево и вправо во время движения автомобиля. 
Категорически запрещается движение с включенной блокировкой по дорожному полотну с высоким коэффициентом сцепления (асфальтовое покрытие, плотная сухая глинистая дорога). 
При использовании нестандартных колес (33-38 дюймов) эксплуатировать жесткую блокировку необходимо с повышенной осторожностью, т. к

использование колес большего диаметра приводит к большим нагрузкам и как следствие к возникновению риску выхода из строя деталей трансмиссии.

5. Лок-райт от Иж-Техно (Блокка)Краткая хар-ка блокировки: очень узкое применение.ВАЖНАЯ ОСОБЕННОСТЬ в том, что ДИФФЕРЕНЦИАЛ практически ПОСТОЯННО ЗАБЛОКИРОВАН. Т.е. при движении на прямой Лок-райт замкнут, и размыкается лишь в поворотах, когда возникает разница в моменте вращения колес.Однако, на скользком покрытии (мокрый, обледенелый асфальт, грунтовка, грейдер) может возникнуть пробуксовка колес, достаточной разницы в моменте вращения колес не возникнет и Блокка останется заблокированной! Т.е. не рекомендуется установка блокировки Блокка (Лок-райт) на УАЗ, который ездит в основном по обычным дорогам.Чем больше разница угловых скоростей колес, тем щелчки громче и чаще.

В условиях дождя, гололеда и т. п

ухудшается управляемость машины
Необходимо проявлять внимание и осторожность при вхождении в повороты
Повышенный износ шин на дорогах с твердым покрытием.
При вхождении в поворот блокировка издает щелчки при срабатывании обгонной муфты.

Итак: Блокка прекрасно ведет себя на бездорожье, проста и надежна. Но это устройство будет выполнять функции дифференциала, только когда на колесо будет воздействовать внешняя сила, позволяющая вращать колесо быстрее, чем вращается остальная часть трансмиссии. На скользких поверхностях, где одно из колес, как правило, имеет худшее сцепление с поверхностью и буксует — Блокка останется заблокированной и будет передавать момент на оба колеса оси.На поворотах обязательно нужно скидывать газ, проходить их накатом, только в этом случае Блокка разблокируется. Слушайте щелчки — это признак разблокировки и вращения колес с разной скоростью.Ресурс и использование ограничены. Только для грязи.6. ДАК (дифференциал автоматический Красикова)Рис.21Рис.22Пожалуйста, выбирайте, то что Вам больше всего подходит, заказывайте, приезжайте на установку. Если необходима консультация звоните (см.контакты).

Селективный (отключаемый) полный привод

Объединить плюсы part-time и full-time смог селективный полный привод. Самый известный из них — Super Select от Mitsubishi (Pajero, Pajero Sport, Delica), хотя подобных систем было много: Multi-Mode у Toyota (Hilux Surf, 4Runner, Sequoia), All-mode 4WD у Nissan (Pathfinder), SelecTrac у Jeep (Grand Cherokee) и другие. Не «Супер-Селектом» единым!

Селективный полный привод представляет собой отключаемый full-time. Автомобиль может ездить на заднем приводе для экономии топлива и улучшения динамики (как на part-time), а при необходимости водитель подключает «передок», причём без ограничений: межосевой дифференциал здесь есть, так что на полном приводе можно ездить по любым покрытиям и на любых скоростях. Конечно, есть и жёсткая блокировка центрального дифференциала, ведь селективные системы 4WD встречаются только на полноценных внедорожниках.

Идеальный полный привод? Возможно — до тех пор, пока всё работает исправно. Большое количество режимов усложнило конструкцию, и со временем неизбежны проблемы с датчиками, контроллерами, актуаторами и прочими деталями этой, безусловно, продвинутой системы 4WD.

Плюсы и минусы селективного 4WD

Возможность отключать 4WD для экономии топлива.

Возможность ездить на 4WD по любым покрытиям.

Переусложнение конструкции, возможность отказов.

Устройство раздаточной коробки и назначение ее деталей

Несмотря на некоторые отличия, можно выделить общее в устройстве всех раздаток.

Коробка состоит из:

• ведущего вала;
• межосевого дифференциала;
• механизма блокировки межосевого дифференциала;
• вала привода задней оси;
• цепной (или зубчатой) передачи;
• понижающей передачи;
• вала привода передней оси.

Крутящий момент передается ведущим валом от коробки передач к раздатке. В функцию межосевого дифференциала входит распределение крутящего момента между осями. Это дает им возможность вращаться с разными угловыми скоростями.

Симметричный межосевой дифференциал поровну распределяет крутящий момент между осями. Несимметричный осевой дифференциал распределяет тот же момент в определенном соотношении. Межосевой дифференциал не применяется в раздатках, установленных в системах полного привода с автоматическим и ручным подключением.

Механизм блокировки межосевого дифференциала предусматривает полное или частичное его отключение, благодаря чему обеспечивается жесткое соединение передней и задней осей между собой и полная реализация полноприводных возможностей автомобиля. Блокировка дифференциала может осуществляться вручную или автоматически.

Вал привода задней оси устанавливается соосно к ведущему валу. Функция цепной, или зубчатой, передачи заключается в обеспечении доставки крутящего момента на переднюю ось.

Цепная передача состоит из ведущего и ведомого колес и приводной цепи. Наряду с цепной, в раздаточной коробке может быть использована цилиндрическая зубчатая передача.

Понижающая передача служит увеличению крутящего момента при движении автомобиля по бездорожью. Она выполнена в форме планетарного редуктора и устанавливается в раздаточных коробках внедорожников.

Раздатки автомобилей с системой полного привода с ручным подключением предусматривают возможность использования передней оси. Раздаточные коробки постоянного полного привода включают функцию отключения переднего вала (оси).

Конструкция раздаточной коробки определяет режимы ее работы. Это может быть:

• включение заднего моста;
• включение двух мостов;
• включение двух мостов с блокировкой межосевого дифференциала;
• включение двух мостов на понижающей передаче с блокировкой межосевого дифференциала;
• включение двух мостов при автоматической блокировке межосевого дифференциала.

Переключить режимы работы раздаточной коробки можно при помощи рычага управления, поворотного переключателя или кнопок панели приборов.

Межколесные дифференциалы и самоблокирующиеся дифференциалы

Разница угловых скоростей колес одной оси, воз­никающая, к примеру, при прохождении пово­рота, компенсируется с помощью межколесного конического дифференциала (рис. 9 «Обычный межколесный конический дифферен­циал«). Однако у автомобилей с традиционным диф­ференциалом есть один существенный недоста­ток, который выражается в ухудшении тяги из-за прокручивания одного из ведущих колес при по­падании на скользкую поверхность, щебень и т.п. В этом случае весь крутящий момент двигателя направляется на прокручивающееся колесо. Дру­гое колесо остается неподвижным и автомобиль просто не может тронуться с места.

Чтобы устранить этот недостаток, многие про­изводители начали оснащать свои автомобили соответствующими системами блокировки меж­колесного дифференциала. Существуют вариан­ты блокировки с геометрическим или силовым замыканием, в зависимости от типа автомобиля и схемы привода колес.

Блокировка межколесного дифференциала с геометрическим замыканием

Блокировка межколесного дифференциала с геометрическим замыканием (рис. 10 «Дифференциал, имеющий блокировку с геометрическим замыканием«) по­зволяет уравнивать частоты вращения колес пу­тем установления жесткой связи между корпусом дифференциала (1) и одной из полуосей (3) с по­мощью скользящей муфты (2).

Блокировка межколесного дифференциала с силовым замыканием

Блокировка межколесного дифференциала с силовым замыканием обеспечивается так назы­ваемым самоблокирующимся дифференциалом или дифференциалом с ограничением проскаль­зывания. На рисунке 11 изображен самоблокирую­щийся дифференциал ZF серии DL.

Помимо деталей, типичных для любого диф­ференциала, он оснащен двумя симметрич­но расположенными нажимными кольцами и многодисковыми муфтами. Нажимные кольца (2) и наружные диски муфт (3) жестко соединены с корпусом дифференциала (8), в то время как внутренние диски муфт (4) входят в зацепление с конической шестерней полуоси (5).

Самоблокирующее действие дифференциа­ла проявляется при передаче крутящего мо­мента через оба нажимных кольца на полуоси. При этом  в результате перемещения нажим­ных колец относительно сателлитов диффе­ренциала (6) кольца отжимаются наружу и па­кеты дисков сжимаются. При разнице частоты вращения ведущих колес между наружными и внутренними дисками возникает трение, в ре­зультате чего колесо, вращающееся медлен­нее, увлекается колесом, которое вращается быстрее.

Блокирующее действие всегда находится в по­стоянном соотношении с крутящим моментом от двигателя. Это соотношение, часто называемое коэффициентом блокировки (к примеру, 40 %), зависит от количества дисков и угла наклона кли­новых поверхностей на нажимных кольцах.

При наличии автоматической системы регули­ровки привода ведущих колес (ASR) система бло­кировки межколесных дифференциалов имеет электронное управление и гидравлический при­вод. На рисунке 12 в качестве примера изобра­жен автоматический самоблокирующийся диф­ференциал (ASD) производства Mercedes-Benz.

Этот дифференциал также имеет два симметрич­но расположенных пакета дисков (1). Однако при этом блокирующее действие реализуется не с по­мощью нажимных колец, а исключительно за счет усилия на зубьях сателлитов дифференциала (2). Кроме этого, с каждой стороны расположено по одному кольцевому поршню (3), на которые дей­ствует давление гидравлической системы. Такой поршень воздействует через наружный шарико­подшипник (4) на полуось (5) и отводит ее вместе с конической шестерней (6) полуоси наружу. Бла­годаря этому увеличивается усилие прижима на пакете дисков и, тем самым, коэффициент бло­кировки, который может достигать 100 % (полная блокировка).

Работающая автоматически система активизи­рует дополнительную гидравлическую блокиров­ку только в случае необходимости. При этом ко­манды на подключение формируются и выдаются электронным блоком.

На современных легковых автомобилях в ка­честве межколесных дифференциалов исполь­зуются также несимметричные самоблокирую­щиеся дифференциалы с одной единственной фрикционной муфтой. Несимметричность про­является в том, что сателлиты дифференциала испытывают различную нагрузку в зависимости от направления поворота, или даже в том, что ко­эффициент блокировки может быть различным в зависимости от частоты вращения колес (левый или правый поворот).

На рисунке 13 изображен межколесный дифференциал с электронным управлением и гидравлической многодисковой муфтой, несим­метрично расположенной между корпусом диф­ференциала и полуосью.