Блокировка дифференциала - Locking differential

Дифференциал ARB с пневматической блокировкой, установленный на Mitsubishi Delica L400 LWB Diff

Блокировка дифференциал разработан, чтобы преодолеть главное ограничение стандартного открытого дифференциала, по существу "блокируя" оба колеса на оси вместе, как если бы на общем валу. Это заставляет оба колеса поворачиваться синхронно, независимо от силы 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), тем самым предотвращая истирание шин. Открытый (или разблокированный) дифференциал всегда обеспечивает одинаковый крутящий момент (вращающее усилие) на каждое из двух колес на этой оси. Таким образом, хотя колеса могут вращаться с разной скоростью, они прилагают одинаковую силу вращения, даже если одно полностью неподвижно, а другое вращается. (Равный крутящий момент, неравная скорость вращения).

Напротив, заблокированный дифференциал вынуждает левое и правое колеса одной оси вращаться с одинаковой скоростью почти при любых обстоятельствах, независимо от разницы в сцеплении, наблюдаемой на каждом из колес. Следовательно, каждое колесо может прилагать столько вращательной силы, сколько позволяет тяга под ним, и крутящие моменты на каждом боковом валу будут неравными. (Неравный крутящий момент, равные скорости вращения). Исключения относятся к автоматическим шкафчикам, обсуждаемым ниже.

Заблокированный дифференциал может обеспечить значительное преимущество в тяговом усилии по сравнению с открытым дифференциалом, но только тогда, когда тяга под каждым колесом значительно отличается.

Все приведенные выше комментарии относятся как к центральным дифференциалам, так и к дифференциалам на каждой оси: автомобили с постоянным полным приводом (часто называемые «All Wheel Drive») имеют три дифференциала, по одному на каждую ось, и центральный дифференциал между передний и задний мосты (раздаточная коробка).

Типы

Автоматические шкафчики

Автоматические шкафчики запираются и открываются автоматически без прямого участия водителя. Некоторые конструкции дифференциала с автоматической блокировкой гарантируют, что мощность двигателя всегда передается на оба колеса, независимо от условий тяги, и «разблокируются» только тогда, когда одно колесо должно вращаться быстрее, чем другое во время поворота. Их правильнее было бы назвать дифференциалами автоматической разблокировки, потому что их положение в состоянии покоя заблокировано. Они никогда не позволят ни одному колесу вращаться медленнее, чем дифференциальный носитель или ось в целом, но допускает превышение скорости вращения колеса по сравнению с несущей скоростью. Наиболее распространенным примером этого типа может быть Detroit Locker производства Eaton Corporation, также известный как Detroit No-Spin, который заменяет весь узел картера дифференциала. Другие, иногда называемые шкафчики для ланчбоксов, используйте штатный кронштейн дифференциала и замените только внутренние крестовины и валы с блокировочными пластинами. Оба типа автоматических блокировщиков обеспечивают определенную степень разницы в скорости вращения колес при поворотах в условиях равного сцепления с дорогой, но в противном случае блокируют оба полуоси вместе, когда этого требуют условия сцепления.

• Плюсы: автоматическое действие, остановка для включения или выключения не требуется при изменении дорожных условий.
• Минусы: повышенный износ шин и заметное влияние на поведение при вождении. При прохождении поворота, какая полуось отсоединена, зависит от направления крутящего момента, прилагаемого трансмиссией. Когда направление крутящего момента меняется на противоположное, скорость трансмиссии внезапно изменяется с внутренней на внешнюю ось, что сопровождается стуком шин и сильным рывком. При прохождении поворотов автоматическая блокировка руля характеризуется значительной недостаточной поворачиваемостью, которая мгновенно переходит в избыточную поворачиваемость при превышении тяги.

Некоторые другие автоматические блокираторы работают как открытый дифференциал до тех пор, пока колеса не проскальзывают, а затем 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 Eaton Corporation и представленная в 1973 году для GM закругленная линия C / K серии пикапы и коммунальные услуги.^[1] Eaton ADL иногда неправильно называют Gov-Lok, хотя ни GM, ни Eaton никогда не называли его этим именем. Gov-Lok - это скорее неофициальное название неизвестного происхождения которые с годами приобрели популярность. И Eaton, и GM не знают, откуда взялось это название, и Eaton в прошлом предпринял несколько неудачных попыток опровергнуть название Gov-Lok.^[2] Обновленная версия старой конструкции Eaton ADL все еще доступна от Eaton, теперь известная как механическая блокировка дифференциала Eaton mLocker.^[3]

Некоторые другие автоматические шкафчики работают как открытый дифференциал, пока не будет приложен высокий крутящий момент, а затем они блокируются. В этом стиле обычно используются внутренние зубчатые передачи с очень высоким коэффициентом трения. Примером этого является тип скользящих штифтов и кулачков ZF, которые использовались в ранних моделях Volkswagen.

Выбираемые шкафчики MRT

У Dodge Power Wagons есть передний и задний дифференциалы с возможностью выбора блокировки.

Выбираемые рундуки позволяют водителю по желанию блокировать и разблокировать дифференциал с сиденья водителя. Этого можно добиться разными способами.

• Сжатый воздух (пневматика ).
• Механизм с тросовым приводом, как на «Быковом шкафчике».
• Электронный соленоиды и (электромагнетизм ) как "ELocker" Eaton. Однако производители оригинального оборудования также начинают предлагать электронные шкафчики. Электрический шкафчик Nissan Corporation можно найти в качестве дополнительного оборудования на Frontier (Navara) и Xterra. Ford предлагает электронный задний рундук на грузовиках F-серии и Ranger. В настоящее время Toyota предлагает задний электронный шкафчик для Tacoma и 4Runner (только в комплектации TRD Off-Road и TRD Pro), но в прошлом также предлагал передний и задний электронный шкафчик на таких транспортных средствах, как Land Cruiser.
  • Плюсы: позволяет дифференциалу работать как «открытый» дифференциал для улучшения управляемости и маневренности, обеспечивает полную блокировку, когда это желательно или необходимо.
  • Минусы: механически сложный, с большим количеством деталей, которые могут выйти из строя. Некоторые шкафчики требуют остановки транспортного средства для входа. Требует человеческого взаимодействия и дальновидности в отношении предстоящей местности. Неквалифицированные водители часто создают сильную нагрузку на компоненты трансмиссии, оставляя дифференциал в заблокированном состоянии на местности, не требующей рундука.

Катушка

Катушка - это устройство, которое соединяет две оси напрямую с зубчатым венцом. Здесь нет дифференциации из стороны в сторону, поэтому автомобиль, оснащенный катушкой, будет лаять шины при поворотах и ​​может стать неуправляемым в сырую или снежную погоду. Катушки обычно предназначены для спортивных автомобилей, которые не ездят по улице.^[4]

Мини-шпуля использует держатель приклада и заменяет только внутренние компоненты дифференциала, аналогично по установке шкафчику для ланчбокса. Полная шпуля заменяет весь узел держателя одной обработанной деталью. Заполненная шпуля, возможно, является самым сильным средством блокировки оси, но не имеет возможности вообще различать скорости вращения колес, что создает большую нагрузку на все затронутые компоненты трансмиссии.

Внутренние крестообразные шестерни открытого дифференциала также могут быть сварены вместе для создания заблокированной оси; этот метод не рекомендуется, так как процесс сварки серьезно ухудшает металлургический состав свариваемых компонентов и может привести к выходу агрегата из строя под нагрузкой.

Недостатки

Поскольку они не работают так плавно, как стандартные дифференциалы, дифференциалы с автоматической блокировкой часто вызывают повышенный износ шин. Известно, что некоторые старые дифференциалы с автоматической блокировкой издают щелчки или стук при блокировке и разблокировке во время прохождения поворотов. Это раздражает многих водителей. Кроме того, автоматическая блокировка дифференциалов повлияет на способность транспортного средства управлять, особенно если шкафчик расположен на передней оси. Помимо истирания шин при повороте на любой угол на поверхностях с высоким коэффициентом трения (низкое скольжение) 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 контроля на льду, когда открытый дифференциал позволяет одному колесу вращаться, а другому удерживаться. не передавая власть. Примером этого может быть автомобиль, припаркованный боком на скользком уклоне. Когда оба колеса пробуксовывают, автомобиль теряет сцепление с дорогой и скользит по уклону.

Альтернативы

Дифференциалы повышенного трения считаются компромиссом между стандартным дифференциалом и блокируемым дифференциалом, потому что они работают более плавно и направляют некоторый дополнительный крутящий момент на колесо с наибольшим сцеплением по сравнению со стандартным дифференциалом, но они не способны на 100% блокировку.

Системы контроля тяги также используются во многих современных автомобилях в качестве дополнения или замены блокировок дифференциалов. Примеры приведены Фольксваген с электронная блокировка дифференциала (EDL), Опель TC + впервые установлен на Opel Astra G (2001) и т.д. Фактически это не блокировка дифференциала, а работает на каждом колесе. Датчики контролируют скорость вращения колес, и если одно из них вращается на несколько (например, 100) оборотов в минуту больше, чем другое (например, проскальзывает), система контроля тяги мгновенно тормозит его. Это передает больше мощности на другое колесо,^[5] но по-прежнему использует открытый дифференциал, что аналогично автомобилям без опции EDL. Если все ведущие колеса теряют сцепление с дорогой, управление дроссельной заслонкой может включаться автоматически. Электронные системы контроля тяги могут быть интегрированы с антиблокировочная тормозная система системы, которые имеют аналогичное действие при торможении и используют некоторые аналогичные компоненты. Такие системы используются, например, на самых последних Nissan Pathfinder, Ленд Ровер Защитник, Ленд Ровер Фрилендер, то McLaren P1 и Макларен 650с.

Приложения

• Гоночные машины часто используют блокировку дифференциалов, чтобы сохранить сцепление с дорогой при маневрах на высокой скорости или при экстремальном ускорении. Кроме того, динамика транспортного средства становится более предсказуемой при потере тяги, поскольку водитель знает, что ни одно колесо не будет внезапно терять мощность, если столкнется с поверхностью с низким коэффициентом трения.
• Некоторые грузовые автомобили, такие как эвакуаторы, погрузчики, тракторы, и тяжелое оборудование используйте блокировку дифференциалов для сохранения тяги, особенно при движении по мягким, грязным или неровным поверхностям. Шкафчики широко используются в сельскохозяйственной технике и военных грузовиках. На некоторых сельскохозяйственных тракторах есть педаль, на которую можно наступить пяткой оператора, чтобы заблокировать дифференциал при необходимости.
• Блокировку дифференциала также можно использовать в спорте дрейфующий как альтернатива дифференциалу повышенного трения.
• Полноприводный автомобиль автомобили, которые ездят внедорожный часто используйте блокировку дифференциала, чтобы не застрять при движении по рыхлой, грязной или каменистой местности. Блокировка дифференциалов считается важным оборудованием для серьезной езды по бездорожью. Многие такие автомобили имеют блокировку дифференциала на центральном дифференциале (между передней и задней осями), заднем дифференциале и переднем дифференциале; или любая комбинация любого из трех. Блокировки дифференциала также используются на некоторых полноприводных автомобилях "не утилитарного" типа (например, Mitsubishi Shogun ) для компенсации относительного отсутствия сочленения оси (вертикальное перемещение колеса). Для езды по бездорожью желательна высокая степень сочленения, чтобы колеса могли поддерживать контакт с землей на неровной поверхности, но это может привести к чрезмерному крену кузова на высоких скоростях на дороге, а также к нечеткому рулевому управлению. Такие 4х4 часто имеют приостановка системы, разработанные как компромисс между артикуляцией и управляемостью. Если шарнирное сочленение ограничено, одно колесо на оси может быть оторвано от земли на пересеченной местности, что приведет к потере сцепления со всеми колесами (вся мощность передается на поднятое колесо, которое свободно вращается). Задний блокируемый дифференциал часто поставляется, чтобы компенсировать этот компромисс - если колесо поднимается над землей, блокируемый дифференциал может быть задействован, приводя в движение колесо, которое остается на земле.

Рекомендации

1. "Пикапы Chevy / GMC 1974 года". www.73-87.com. Получено 2012-06-24.
2. "Кольцо и шестерня Рэнди". www.thedieselpage.com. Получено 2012-05-24.
3. "Дифференциал MLocker". www.eaton.com. Получено 2012-08-19.
4. «Стандартные носители, позиционирование и ограниченное проскальзывание, блокирующие дифференциалы, катушки и мини-катушки». www.ringpinion.com. Получено 2012-08-29.
5. «Полноприводные системы и торговые марки VAG».