Міжосьовим роздавальна коробка з диференціалом, що блокується і заниженою передачею
Всі сучасні автомобілі, передньо-і задньопривідні, приводяться в рух всього одним колесом. А ви цього не знали? Коли ми говоримо «провідні колеса», то маємо на увазі тільки одне з них. Диференціал допомагає машині слухняно входити в поворот, але одночасно робить її безпорадною, дозволяючи одному з провідних коліс буксувати. Це ще навіщо? Розберемося в нюансах роботи диференціала.
Винахідники вже 100 років тому помітили, що їх оснащені двигунами екіпажі, прообрази сьогоднішнього автомобіля, не дуже охоче слухаються керма. Розгадка була знайдена швидко. Справа в тому, що конструкція самобеглой вози дійсно нагадувала кінний екіпаж з двома ведучими колесами, намертво закріпленими на кінцях задньої осі. У цьому-то і була причина огидною керованості!
Коли самобеглая візок котилася по колу, внутрішнє колесо прагнуло робити менше обертів, ніж зовнішнє, так як йшло по колу з меншим радіусом. А зовнішнє - навпаки! Ліві і праві колеса на дузі проходять різний шлях, а значить - роблять різну кількість оборотів, це зрозуміло. Зв'язані однією віссю, вони не можуть крутитися з різними швидкостями і вступають в протиборство, задня вісь ковзає, і візок не слухається спрямованих в поворот передніх коліс. Винахід і застосування диференціала на автомобілях вирішило цю проблему.
Заглянувши в довідник, ми побачимо визначення: «диференціал - це механізм трансмісії, який, розподіляючи крутний момент між двома відомими валами (колесами або мостами) в заданому співвідношенні, забезпечує їм обертання з різними кутовими швидкостями». Обертання двох коліс з різними кутовими швидкостями - якраз те, що потрібно для хорошої керованості машини.
Як звільнити колеса
При різних умовах зчеплення лівих і правих шин з дорожнім покриттям шина з меншим коефіцієнтом зчеплення починає буксувати. От якби зробити навпаки, а то буксує шина, якій нема за що зачепитися! Про це ми ще поговоримо, а спочатку подивимося, як працює диференціал. В його корпусі, або чашці, знаходиться так званий планетарний механізм. Сателіти (зубчасті шестерні) можуть обертатися навколо своєї осі разом з чашкою диференціала. Це обертання і є так званий біг по колу, коли одна піввісь крутиться, а друга стоїть на місці, якщо машина буксує. А коли машина йде по дузі, піввісь просто обертаються з різною швидкістю. Тепер зрозуміло, чому у машини з однією провідною віссю (передній або задній привід) і двома ведучими колесами дійсно провідним є тільки одне з них. Залежно від обставин - ліве або праве. Такий пристрій допомагає повертати, але в той же час заважає якнайповнішої реалізації крутного моменту двигуна! І вже, звичайно, не допомагає в ситуації, коли автомобіль застряг в багнюці ...
Усунути цей недолік дозволяє диференціал підвищеного тертя. З ним буксувати будуть обидва ведучі колеса, і потрапила в складну ситуацію машина, швидше за все, рушить з місця. Раніше такий диференціал встановлювався виключно на гоночні і спортивні машини - для поліпшення старту, проходження поворотів і розгону, а з вісімдесятих років його можна зустріти і на багатьох серійних моделях (найчастіше як додаткове обладнання за додаткову плату). Диференціал підвищеного тертя, або по # 8209; простому, блокування, може бути різних типів. Однак принцип роботи залишається загальним: створення опору обертанню сателітів навколо своєї осі, тобто передача частини моменту на колесо, що буксує. Передати на нього стільки крутного моменту, щоб керованість машини в повороті збереглася, - основне завдання для конструкторів «цивільних машин».
У творців «бойовий» спортивної техніки завдання принципово інша: максимально заблокувати диференціал, домігшись максимальної динаміки розгону. Але при цьому гоночний автомобіль не повинен перетворюватися у віз: через дуже жорсткої блокування керованість гоночного боліда може сильно погіршитися. Само собою зрозуміло, керованість спортивної машини, тобто її баланс, повинен прагнути до нейтральних значень. Коефіцієнт спортивних блокувань іноді досягає 60 відсотків, в той час як на серійних автомобілях коливається від 20 до 40 відсотків.
Як працюють блокування
Принцип дії блокувань може бути різним: застосування фрикційних дисків або конусів, самоблокирующихся зубчастих шестерень або багатодискових муфт, які перебувають в високов'язкої рідинної середовищі. Ефективність блокування диференціала посилюється зі зміною крутного моменту двигуна (дискова блокування), різниці моментів на осях (кулачковий принцип) або зміни частоти обертання (вискомуфта системи Торсен).
Блокування може включатися з місця водія. Така система застосовується на всюдиходах і тракторах. Вона може мати і електронне управління, тобто включатися автоматично. Система з гідравлічним приводом заблокувати відмінно зарекомендувала себе в кінці вісімдесятих - початку дев'яностих років на легкових автомобілях марки Mercedes. Можливість застосування електронних систем на трансмісії автомобіля відкрила система АБС, а вірніше - її датчики швидкості обертання коліс. Вони вважають обертів коліс і дають інформацію блоку управління. Якщо має місце пробуксовка, тобто обороти різних коліс не збігаються із заданим значенням, - той включає систему.
Блокування міжосьового диференціала - неодмінна умова ефективності повнопривідного автомобіля. До таких машин пред'являються підвищені вимоги, що стосуються сили тяги. Передня і задня осі не можуть бути жорстко пов'язані один з одним! У # 8209; перше, через зростання навантажень (що неминуче при колісній формулі 4х4), що призводять до поломок осей. У # 8209; друге, через майже повної втрати керованості машини при такій схемі. Значить, потрібен диференціал, а до нього - блокування. Уявіть собі водія легковика, вручну включає блокування міжосьового диференціала, коли машина буксує. Абсурд, та й годі. На всюдиходах і вантажівках з такою системою змиритися ще можна.
Блокування для легковика
Відсутність ефективної міжосьовий блокування диференціала стримувало серійний випуск легкового повнопривідного автомобіля. На перших повнопривідних моделях Ауді 80-х років стояла система, яка розподіляла крутний момент між осями в співвідношенні 50:50 за допомогою найпростішого конічного диференціала. З використанням АБС при такій системі були проблеми, тому на перших моделях Ауді є кнопка відключення цієї системи. Вязкостная муфта типу Торсен (багатодисковий механізм з високов'язкої кремнийорганической рідиною) знайшла застосування на повнопривідних легкових машинах пізніше і з успіхом використовується донині як найсучасніший механізм приведення в дію приводу на всі колеса. Головна перевага міжосьового диференціала з блокуванням у вигляді муфти Торсен полягає в тому, що при нормальних умовах у машини постійно підключений тільки один міст. Як тільки граничне тягове зусилля на ньому перевищується, блокування Торсен реагує на збільшення прослизання і починає передавати крутний момент до другого ведучого мосту. Це відбувається механічним шляхом, без втручання електроніки. Дуже важливо, що властивості такого блокування не змінюються за весь період експлуатації. Механізм вільного ходу дозволяє ефективно використовувати систему АБС.
На сучасних легкових «повнопривідника» застосовуються також диференціали підвищеного тертя з електронним управлінням для роботи в широкому діапазоні експлуатаційних умов. Наприклад, рушання з місця на неоднорідною слизькій поверхні вимагає високого коефіцієнта блокування. Далі при збільшенні частоти обертання валів або при досягненні граничної величини сили тяги блокуючий ефект диференціалів знижується.