Блокираторы колес

Со времен изобретения колеса наиболее эффективным способом не дать ему вращаться было – вставить палки в колеса. В процессе развития технического прогресса и общества в целом из этого способа образовался целый класс противоугонных устройств – блокираторы колеса.

Хотя большинство автомобилистов и автовладельцев предпочитают более современные защитные системы, в первую очередь электронные, этот древнейший способ имеет право на существование. В генетической памяти народной он остался навсегда.

Главным отличием блокираторов колеса от всех остальных противоугонных устройств является то, что они устанавливаются снаружи автомобиля, а это сразу же предъявляет к ним определенные и достаточно жесткие требования. Если устройства, устанавливаемые внутри автомобиля, могут играть чисто декоративную роль: торпедо- руль может сниматься руками без применения какого-либо инструмента или индикатор сигнализации может быть банальной лампочкой от елочной гирлянды, то блокиратор, по крайней мере, не должен быть украден вместо автомобиля. Хотя психологическое влияние самой установки блокиратора имеет не последнее значение: прежде чем попасть внутрь автомобиля, злоумышленнику надо преодолеть барьер, установленный снаружи.

Эта особенность, т.е. установка блокираторов снаружи автомобиля, нашла ещё одну область их применения в правоохранительных и муниципальных службах – карательную. Это достаточно широко распространено в ряде стран.

Правда у нас это практически не применяется из-за особенностей нашего законодательства. Практически все пункты статьи 12.19 КоАП «Нарушение правил остановки или стоянки транспортных средств» не работают, только потому, что переместить все нарушившие правила транспортные средства на спец. стоянки при помощи эвакуаторов, как и вручить лично всем водителям документ об уплате штрафа, не представляется возможным.

Но Москва уверенно приближается к транспортному коллапсу, в этом же направлении движутся Санкт-Петербург и другие крупные и средние города.

Виды блокираторов колес

Теперь стоит привести обзор существующих блокираторов колес. Можно выделить три основных вида.

К первому относятся блокираторы, фиксирующиеся на шинах.

Обычно их называют «крабы» из-за громоздкости и трех крюков, охватывающих колесо с разных сторон.

Как правило, на них предусмотрен элемент, закрывающий места крепление колеса. Главным их недостатком считается возможность снятия при деформации шины, хотя это не так просто. Главное же преимущество – универсальность, поэтому они часто используются муниципальными и правоохранительными службами.

Кстати кроме как на Украине они нигде не используются.

Из-за своей громоздкости и как ее следствия значительного веса их сложно установить «не изваляв в земле».

В развитие этого направления украинские товарищи придумали устройство, устанавливаемое с двух сторон автомобиля, в одиночку это сделать невозможно. Это стоит показать только как казус, хотя они объясняют это какими-то крючкам своего законодательства.

Ко второму виду надо отнести блокираторы, жестко крепящиеся на диск колеса.

К этому типу относятся такие широко известные в своё время «Бульдоги», а так же «Капканы», «Багиры» и т.д. Это, пожалуй, самые надежные блокираторы, к тому же закрывают доступ к болтам крепления колеса. Они тоже достаточно громоздкие и тяжелые (вес приближается к 10 кг). Главным их недостатком является невозможность регулировки для установки на различные колесные диски. Поэтому они были актуальны когда в ходу были 3-4 вида штампованных дисков.

Третий тип блокираторов колес

С появлением на наших дорогах десятков, если не сотен, моделей автомобилей и ещё большего количества различных штампованных, кованых и литых колесных дисков появился и новый вид блокираторов колеса, крепление которых, тем или иным способом, связано с вентиляционными отверстиями диска. Закрепляются на колесе они, как правило, не жестко, но, тем не менее, прекрасно выполняют свое предназначение. Места крепления колеса они не закрывают, хотя есть модели и закрывающие их; рациональнее для этих целей, с точки зрения защиты от угона и кражи колес, использовать секретные болты, а для муниципальных целей они вполне применимы.

Главное их преимущество компактность, небольшой вес, универсальность и удобство (по сравнению с двумя предыдущими видами) в эксплуатации.

Можно выделить две группы блокираторов этого вида.

1. Блокираторы в форме скобы с регулировкой по ширине колеса.
2. Блокираторы с использованием штыря, проходящего через вентиляционные отверстия диска колеса.

В первом случае для достижения требуемой жесткости приходится значительно увеличивать вес блокиратора, что ухудшает эксплуатационные характеристики устройства (приходится, находясь на корточках, держать на вытянутых руках изделие весом до 20 и более кг). Блокираторы с использованием штыря позволяют значительно облегчить конструкцию и создать замкнутый контур при фиксации блокиратора на колесе.

Следует отметить ещё одну особенность, присущую блокираторам колеса, они вполне уместны в качестве противоугонного устройства для прицепов, домов на колесах и других безмоторных транспортных средств.

Конечно, блокираторы колеса никогда не займут того места, которое занимают электронные противоугонные устройства, как никогда велосипед не займет место автомобиля. Но иногда тот же велосипед предпочитают автомобилю, причем, как правило, люди с большим достатком. Так и блокираторы колеса чаще можно увидеть на колесах дорогих автомобилей. Автовладельцы, пережившие угон своей машины, тоже могут остановить свой выбор на блокираторе: лучше лишний раз нагнуться, чем пережить такое ещё раз. А таких только в Москве и области 6 -7 тысяч в год. И такое не забывается, а это уже заметный сегмент рынка.

Обычно противоугонное устройство более широкое понятие, чем блокиратор. Но блокиратор колеса машины является редким исключением: область применения блокиратора колеса значительно шире, чем просто универсальное противоугонное средство. Блокиратор колеса – это и универсальный несъемный противооткатный упор, это блокирующее устройство для прекращения движения транспортных средств, нарушивших правила остановки, он может быть использован компаниями, занимающимися прокатом авто, для блокировки движения автомобилей клиентов, нарушающих условия оплаты, для безмоторных транспортных средств, для затруднения использования эвакуатора, как орудие защиты вместо монтировки и т. п.

Дедовский способ защиты колес машины во дворе от воровства

Угон автомобиля это довольно распространенная проблема в современном мире, с которой сталкивается большое количество водителей. Но, порой, похитители обращают внимание не только на машины, но и на другие элементы автомобиля, к примеру колеса.

Именно поэтому, водители, которым приходится хранить машину на неохраняемых парковках, нужно задуматься о дополнительной защите колес от злоумышленников. Важным моментом становится то, что при наличии дорогостоящих дисков и колес, риск кражи увеличивается в несколько раз.

Как снимают колеса. Для того, чтобы быстро и правильно проделать злодеяние, понадобится несколько человек. Одному сделать все быстро, аккуратно и тихо, практически невозможно. Когда авто будет поднят, каждый из злоумышленников берет сторону и начнет снимать колеса. Иногда злоумышленники используют эвакуатор, чтобы поднять машину. Опытным ворам, работающим в группе, будет предельно просто оставить авто без всех четырёх колес за 7-10 минут.

Задача владельца. Каждый владелец должен понимать, что его задача заключается в том, чтобы максимально защитить свой автомобиль, используя для этого проверенные способы защиты. Так, можно поставить барьеры, которые существенно усложнят работу воров и злоумышленников.

Как только воры поймут, что водитель дополнительно подготовился для того, чтобы защитить свой автомобиль, они скорее всего, откажутся от своего желания, продолжать манипуляции с машиной и пытаться украсть колеса, даже в том случае, если они дорогостоящие. Все дело в том, что установленные барьеры будут существенным препятствием, которое не позволит выполнить действия максимально быстро.

Рекомендации для безопасности автомобиля. Прежде всего, нужно позаботиться о том, чтобы на автомобиле была установлена современная и надежная система сигнализации, которая позволит защитить его от действий злоумышленников. Хорошая сигнализация предупредит водителя в случае, если автомобиль попытаются наклонить. Кроме того, датчики колес также определяют, если колеса будут подвержены воздействию.

Для стоянки машины лучше всего, выбирать людные, освещаемые и охраняемые места. Так, можно самостоятельно установить камеру видеонаблюдения рядом с парковочным местом.

Ну и пожалуй, дедовским способом защиты становится парковка с вывернутыми колесами. Паркуясь, водитель поворачивает колеса. Это значительно усложнит процесс их снятия.

Блокировка рулевой колонки машины помешает злоумышленникам повернуть колеса без ключа в замке зажигания.
Также можно использовать специализированные колесные замки, которые нужно установить на каждом колесе. Это очень усложняет снятие зажимных гаек без ключа. Главное не потерять этот ключ, так как он будет необходим вам, если вы когда-нибудь спустите шину. Установив этот замок вы сможете значительно понизить риск кражи колес и шин.

Итог. Столкнувшись со сложностями при желании снять колесо с автомобиля, многие злоумышленники часто отказываются от своей затеи, понимая, что они могут привлечь дополнительное внимание или выглядеть подозрительно.

Только комплекс мер и действий позволит защитить автомобиль от злодеяний злоумышленников, которые, порой, готовы на многое ради того, чтобы выполнить свои противозаконные действия. Но тем не менее, водители вполне могут противостоять им, сделав это максимально быстро и эффективно, защитив при этом свой автомобиль.

Принудительная блокировка дифференциала своими руками

Назначение дифференциала

При повороте автомобиля колеса, находящиеся ближе к центру кривизны траектории, проходят меньший путь, чем те, что вращаются по наружной дуге. Различны также их скорости. А так как привод без дифференциала вращает оба колеса одной оси с одинаковой скоростью, одно из них начинает пробуксовывать. Это повышает износ протектора и ухудшает управляемость автомобиля. Дифференциал позволяет ведущим колесам вращаться с разными скоростями.

Пока ведущая ось хорошо контактирует с дорогой, это устройство работает без нареканий. Но стоит ухудшиться сцеплению с дорогой под одним из колес, например, при попадании на лед или жидкую грязь, как вращаться будет только оно одно. Колесо с большим коэффициентом сцепления перестает крутиться, а автомобиль останавливается. Если же заблокировать дифференциал, такого происходить не будет. Поэтому заблокированный дифференциал улучшает проходимость машины на труднопреодолимых участках пути.

Если у автомобиля одна ведущая ось, то дифференциал у него тоже один – между колесами этой оси. У машины с постоянным приводом на 4 колеса – их три. По одному между колесами каждой оси плюс один межосевой.

Устройство

Принцип работы выше названного агрегата одинаково, где бы ни был он установлен. В основу классического автомобильного дифференциала положена планетарная передача. Карданный вал вращает ведущую шестерню редуктора моста. Ее вращение передается ведомой зубчатке. А так как она прикреплена к корпусу дифференциала, тот движется вместе с ней. От корпуса вращающий момент при помощи независимых друг от друга шестерен, называемых сателлитами, передается на полуоси. Скорость вращения карданного вала делится между полуосями не поровну. Однако, при любом соотношении скоростей их сумма – величина всегда постоянная.

• автоматическая;
• принудительная, включаемая водителем.

По способу управления блокированием:

• механическая;
• электромеханическая;
• гидравлическая;
• пневматическая.

Автоматическое блокирование дифференциала

Самоблокирующийся дифференциал – это механизм, который при определенных условиях переключается и, превращаясь в прямую передачу, начинает делить скорость вращения карданного вала между полуосями поровну. Дифференциалы с блокировкой-автоматом могут самостоятельно блокироваться в зависимости от значения одного из двух параметров:

• разницы угловых скоростей полуосей. В эту группу входят дифференциалы с дисковой блокировкой, кулачковые, с вискомуфтой и работающие по формуле Фергюсона;
• передаваемого полуосям крутящего момента.

Как работает дифференциал и блокировка дифференциала

Дифференциал, от латинского “differentia” (“разница”) ー механизм, служащий для распределения крутящего момента между осями автомобиля. Этот узел является обязательным для любого авто. Самый распространенный дифференциал ー простой (классический или свободный). Зачем он нужен?

Автомобиль практически никогда не движется абсолютно прямолинейно. Водителю все время приходится маневрировать. При прохождении поворота длина пути, который проходят колеса, отличается. При отсутствии дифференциала колеса вращались бы синхронно, “наматывая” одинаковый путь. В этом случае одно колесо неизбежно буксовало бы, второе – тормозило. Результатом бы стал повышенный износ трансмиссии и покрышек, излишняя нагрузка на двигатель. Дифференциал устраняет жесткую связь колес одной оси, позволяя вращаться независимо, с разной скоростью. Работает классический дифференциал следующим образом.

У машины с двумя ведущими колесами имеется один дифференциал (межколесный). У полноприводного автомобиля дифференциалов три: два межколесных и один межосевой.

В “семерке” имеется один дифференциал (редуктор) заднего моста. Ведущая шестерня, приводимая в действие карданом, передает вращение паре шестерен полуосей, вращающих задние колеса. Усилие передается на ведомые шестерни сателлитами ー небольшими промежуточными шестернями. Они, являясь равноплечным рычагом, уравнивают передаваемые на полуоси усилия.

Пока автомобиль движется прямолинейно, колеса вращаются с одинаковой скоростью и сателлиты не вращаются. При вхождении в поворот или движении по неровной дороге угловая скорость колес начинает отличаться, как и усилие, требующееся для вращения колес. Сателлиты начинают вращаться, передавая крутящий момент на ось, которую крутить легче. Когда одно из колес начинает буксовать, автомобиль не может ехать Выглядит все это так:

• Если одно колесо стоит, второе вращается с удвоенной скоростью (“за двоих”).
• Если одно из колес буксует (скользит), второе, имеющее хорошее сцепление, получает тот же малый крутящий момент, дифференциал не может передать ему всю тягу.
• Когда тяга, передаваемая на колесо, становится меньше сопротивления качению, автомобиль останавливается.
• В результате буксующее колесо резко набирает обороты, а то, которое имеет хорошее сцепление с дорогой, останавливается.
• Увеличение оборотов двигателя ведет лишь у увеличению скорости вращения забуксовавшего колеса.

Получается, дифференциал лишь мешает автомобилю выбраться из грязи песка или сугроба.

Как сделать

Проще всего сделать постоянную полную блокировку дифференциала. Но такая самодельная блокировка приемлема для автомобилей, передвигающихся только по бездорожью. Например, для ралли-рейдовых авто. Чтобы реализовать задумку, нужно снять агрегат, оснащенный дифференциалом, и разобрать его. После чего приварить сателлиты к осям. Фиксация шестерен позволит механизму делить скорость вращения между полуосями только в пропорции 50 на 50. Дифференциал повышенного трения своими руками сделать немного сложнее, чем просто зафиксировать сателлиты. Зато такая модернизация не только улучшит проходимость автомобиля по грязи и снегу, но и не изменит работу агрегата на твердом покрытии. Один из вариантов такого устройства может быть собран из двух латунных или бронзовых втулок и пружины. Их размеры будут зависеть от того, трансмиссию какого автомобиля вы модернизируете. Потому работы начинаются со снятия узла и разборки планетарной передачи. После этого можно провести измерения, заказать изготовление втулок и подобрать подходящую по габаритам пружину.

Достаточно ли будет ее жесткости, вы узнаете после сборки на испытаниях вашей самоделки. Пружина предназначена для того, чтобы прижимать сателлиты к корпусу дифференциала. От этого под действием силы трения сателлиты будут медленнее вращаться вокруг своей оси. Чем больше будет сила трения, тем ровнее станет делиться скорость вращения карданного вала между полуосями. Металлические втулки нужны для того чтобы исключить соприкосновение сателлитов с пружиной.

Конечно, установка блокировки дифференциала заводского изготовления проще и результат такого апгрейда лучше. Однако он требует больших затрат и практически исключает из процесса творчество. Стоимость «самоблоков» для автомобилей семейства ВАЗ немногим менее 12 тыс. р. Зато их установка требует лишь внимательности и аккуратности. При этом нет необходимости в специальном инструменте.

Какая блокировка лучше

Ответ на этот вопрос зависит от того, какой у вас автомобиль и где вы на нем ездите. Поэтому скажем всего несколько слов об особенностях разных типов блокировок.

• Принудительная ручная блокировка. Преимуществом является полное включение и выключение ее в нужное время и, как следствие, лучшая проходимость транспортного средства. К недостаткам можно отнести необходимость заблаговременного включения и обязательного выключения.
• Автоматическая блокировка. Включение и выключение без участия водителя – безусловное преимущество. Заметная инерционность – ее явный недостаток.

Дифференциал автомобиля принцип работы

Момент передается от коробки передач на ведущую шестерню. В зависимости от компоновки привода она находится или на кардане, или на угловом редукторе. Будем рассматривать на примере заднеприводного автомобиля. Здесь она расположена в корпусе механизма.

Через нее момент передается ведомой шестеренки, которая не имеет прямой связи с осями колес. Она закреплена на подшипнике внутри кожуха агрегата. На ней закреплена шестерня сателлита, спутника, которая крутиться вместе с ведомой звездочкой и вокруг своей оси. Таких спутников может быть несколько, в зависимости от мощности, которую нужно передать. Зубья сателлита соединены с шестернями полуосей, на которых находятся колеса. Вращения передается через него на полуоси. Именно работа сателлита играет важную роль в распределении скорости вращения между осями. Существует несколько типов его работы в зависимости от направления движения авто. Рассмотрим их подробно

Прямолинейное движение

В этом случае крутящий момент равномерно передается на колеса. Шестерня «спутника» не вращается вокруг своей оси. Вращение происходит только вместе с ведомой шестеренкой в том же направление. Мощность поровну делится между ведущими колесами. Они крутятся с одинаковой скоростью.

Видео как работает дифференциал при прямолинейном движении:

Поворачиваем налево или направо

Так как скорости колес должны быть разными для лучшего и безопасного прохождения поворота, в работу вступает сателлит. Он начинает крутиться вокруг своей оси, разделяя момент между полуосями в нужных пропорциях, для обеспечения необходимых скоростей вращения колес, чтобы ни одно из них не буксовало и не тормозило.

Направление вращения сателлита вокруг себя зависит от направления поворота. Влево – крутится в одну сторону, увеличивая скорость вращения правого колеса, вправо – в другую, придавая левому больший момент.

Видео как работает дифференциал при повороте автомобиля:

Движение по поверхности с разным коэффициентом сцепления

Я думаю, вы неоднократно видела, как автомобиль, находясь на льду, или грязи одним колесом буксовал. При этом второе колесо находилось на твердой поверхности, но оно стояло, и машина не могла тронуться с места. В этом «заслуга» дифференциала.

Нажимая на педаль газа, момент передается через механизм на сателлит, который сцеплен с полуосями. Колеса находятся на разных поверхностях с разными сцепными свойствами (лед и асфальт), ведомая шестерня начинает вращать «спутник». Он своими зубьями упирается в полуоси и пытается их провернуть. Так как для вращения одного колеса, стоящего на льду сил нужно меньше, а для асфальта больше, то сателлит начинает вращаться вокруг себя в сторону колеса с хорошим сцепления, не передавая на него мощности. Вся энергия уходит на проворот колеса с меньшим сцеплением. Получается, что колесо в ледяной ловушке крутиться, буксует свободно, а колесо на асфальте спокойно стоит без движения.

Именно такой принцип работы дифференциала заставило задуматься инженеров над модернизацией механизма. Что нужно сделать, чтобы не попасть в такую ситуацию? – Правильно, нужно заблокировать сателлит от вращения вокруг своей оси. В этом случае момент будет равномерно делиться между двумя колесами и то, которое находится на жесткой поверхности (асфальте), сможет вытянуть весь автомобиль. Таким образом, люди дошли до изобретения механизма блокировки дифференциала.

Свободный дифференциал

Для начала проясним, что такое свободный дифференциал.

Свободный, значит ничем не обременен, значит у него нет систем, влияющих на его работу.

Такой дифференциал при пробуксовке одного колеса не передает крутящий момент на другое. Движение автомобиля в тяжелых условиях с таким дифференциалом весьма затруднительно.

Чтобы увеличить проходимость автомобиля, то есть выровнять крутящий момент на оба колеса, нужна блокировка дифференциала.

Если выразиться конкретно, техническим языком, скрепить корпус дифференциала с одной из полуосей, либо заблокировать или затруднить вращение сателлитов.

Виды изделий

В настоящее времени на рынке имеется достаточно количество разнообразных типов самоблокирующихся дифференциалов для автомобиля УАЗ. К основным из них относятся следующие:

• Самоблок на УАЗ винтовой, повышенного трения. На рынке известен давно. Его отличает простота конструкции. Водители отмечают, что наиболее эффективно он работает тогда, когда перед преодолением препятствий педалью газа увеличивают мощность двигателя, что исключает буксование. Однако к недостаткам работы таких устройств относятся ситуации если автомобиль попав в яму, вывешивается одним колесом, выбирается из нее с большим трудом.

Важно ! Ставить и применять на уазике данный тип самоблокирующегося дифференциала не рекомендуется если предстоит эксплуатировать автомобиль в суровом бездорожье.

• Дифференциал с кулачковым способом самоблокирования. Специалисты считают, что это надёжное устройство, которое способно решить абсолютно все проблемы по преодолению разнообразных препятствий. Оно относится к дифференциалам повышенного трения. Принцип работы механический, позволяющий без проблем выходить из ситуации когда одно колесо вывешено, второе всегда предпримет все возможное для «вытаскивания» машины.
• Принудительные устройство самоблокировки дифференциала. Появились на рынке достаточно недавно. Эти механизмы снабжаются полуосью на которой имеются дополнительные шлицы. Основной отличительной особенностью принудительного «самоблока» является то, что он пневматический, работает с пневмоприводном.
• Самоблокирующий дифференциал на УАЗ ДАК (дифференциал автоматический Красикова). Это устройство отличают высокие характеристики функционирования. Его можно монтировать как в передние, так и в задние мосты УАЗ. Высокую производительность обеспечивают специальные шнеки, которые обгоняют специальные шарики в пространстве, оказывая влияние на характеристики свободного хода. Так, когда колесо оказывается вывешенном, шарики распираются, зажимая шнеки. Дифференциал блокируется. Разблокируется при установлении одинакового углового вращения полуосей.

Основным предприятием на территории РФ, специализирующимся на выпуске уазовских самоблокирующихся устройств, является завод ИЖ. Обычно реализация агрегатов осуществляется через дилера «ИЖТЕХНО». Пользуются популярностью и тольяттинское предприятие «АВТОСПРИНТЕР».

Известна своими решениями американская компания ЕАТОН, которая разработала и применяет электрический принцип блокирования. Электронный тип изделий которой (самоблоки, работающие на принципе — электроблокировки дифференциала) завоёвывает все большую популярность. Основным управляющим узлом в нем является электропривод.

Опытные водители, профи, констатируют, что выше описанные неприятные ситуации, возникающие при установке на уаз стандартного дифференциала, являются в основном частными неприятными моментами. Однако предлагаемые к установке самоблокирующиеся дифференциалы, при правильном их монтаже, могут существенно увеличить проходимость автомобиля, позволяя уверенно ехать по любому бездорожью.

Что такое блокировка дифференциала?

Блокировка дифференциала предназначена для увеличения крутящего момента на колесе (оси) с лучшим сцеплением.

Для того, чтобы заблокировать дифференциал необходимо выполнить одно из двух действий.

Блокировка должна быть частичной или полной, это зависит от характера блокировки.

Что значит частичная блокировка? Это когда свободно-вращающая полуось притормаживается, передавая таким образом момент на другое колесо.

Блокировка дифференциала — механизм скрепления корпуса дифференциала с одной из полуосей или блокировка и затруднение вращения сателлитов.

Соотношение величин крутящего момента на колесах оценивается коэффициентом блокировки. Или так можно выразить, отношение величины момента на свободном (отстающем) колесе к величине буксующего (забегающего) колеса.

При симметричной работе свободного дифференциала моменты сил на колеса колёса равны, коэффициент равен 1. При заблокированном дифференциале моменты сил не должны превышать значений от 3 до 5, иначе поломка обеспечена.

Автомобили с блокировкой межколёсного дифференциала, а так же межосевого сейчас встретить не редкость. Полноприводных автомобилей навыпускали уже достаточное количество.

Но чаще используют блокировки межосевого дифференциала, межколесного реже, чтобы не ухудшать управляемость автомобиля.

Само действие блокировки может быть автоматическим, с помощью следящей электроники или чисто механических самоблокирующих дифференциалов, и принудительной, то есть водитель сам принимает решение и включает блокировку.

Автоматическая блокировка

Когда речь идет об автоматической блокировке, которая основывается на дифференциале повышенного трения, это можно назвать неким компромиссом, так как реализуется он за счет сочетания работы полной блокировки и свободного дифференциала. Свободные дифференциалы бывают нескольких типов:

• Когда блокировка происходит при разном крутящем моменте на колесах;
• Когда блокировка происходит при отличии угловых скоростей полуосей.

Что касается первого типа, то он применяется на червячном дифференциале. Второй тип включает в себя механизмы с вязкостной муфтой, а также дисковый и электронно-блокирующийся дифференциал.

Дисковый дифференциал

Дисковый дифференциал – это симметричный механизм, которые включает в себя несколько групп фрикционных дисков. Одна группа соединяется с внешней частью дифференциала, а вторая связывается с полуосью. Работа этой системы обеспечивается за счет трения от разной скорости.

Дисковый дифференциал

Если автомобиль двигается прямо, то весь механизм работает как единое целое, с одинаковой частотой вращения. Когда какое-то колесо начинает двигаться быстрее, то фрикционные диски соответственно ускоряются и за счет силы трения крутящий момент на колесе с хорошим сцеплением увеличивается. Таким образом, дифференциал в некоторой мере блокируется и препятствие преодолевается.

Если в механизме используются пружины, то сжатие группы дисков будет постоянным, а если применяется гидравлический привод – она будет меняться в зависимости от ситуации.

Вязкостная муфта

Вязкостная муфта
Следующий тип – вязкостная муфта. Этот механизм состоит из группы перфорированных дисков, которые крепятся к самому дифференциалу и к валу привода. Они хранятся в специальном приспособлении, которое внутри имеет вязкое наполнение.

Когда вал привода и дифференциал имеет одинаковые обороты, то группа дисков вращается как один сплошной элемент. Когда же вал привода ускоряется, то какое-то количество перфорированных дисков также ускоряется, перемешивая жидкость и, таким образом, блокируя дифференциал. Вал, с другой стороны, получает больший крутящий момент. Когда скорость снова стабилизируется, то муфта автоматически выключается.

Вязкостная муфта используется либо в качестве блокировки межосевого дифференциала, либо как элемент автоматически подключаемого полного привода. Недостатком этого варианта считается склонность к перегреву, а также конфликтность с ABS. Поэтому в современных автомобилях такая система не применяется.

Электронный дифференциал является частью системы, которая препятствует пробуксовке. Когда колесо начинает прокручиваться, оно замедляется, а тяга передается на колесо с хорошим зацепом.

Червячный дифференциал

Когда имеет место разница между скоростью вращения на корпусе дифференциала и на приводном вале, может использоваться червячный дифференциал. Когда колесо начинает прокручиваться и терять крутящий момент, он переходит на колесо, которое имеет хороший зацеп за счет блокировки. Она частичная и ее уровень определяется на основе количества потерянного момента.

Среди механизмов такого типа наиболее популярными считаются Torsenи Quaife, которые являются редукторами из червячных шестеренок. Червячная шестерня может влиять на остальные шестерни, но при этом оставаться независимой от них. Такое явление называют расклиниванием, и служит оно для блокировки. Такого типа дифференциалы могут использоваться как для межосевых, так и для межколесных блокировок.

Червячный дифференциал

Принудительная блокировка дифференциала

Блокировка осуществляется специальным механизмом, который сцепляет полуось с корпусом дифференциала.

Сцепляющий (расцепляющий) механизм, в виде кулачковой муфты может быть гидравлический, электрический, механический и пневматический.

Гидравлический устроен так же как тормозная система, то есть имеет главный цилиндр и рабочий. Электрический работает с помощью электродвигателя, который управляет рычагом включения-выключения.

Механический по средством троса и рычагов, а пневматический управляется через герметичный воздухопровод пневмокамерой. Управляющим элементом является кнопка на панели приборов или рычаг.

На некоторых чистых внедорожниках применяется принудительная жесткая блокировка всех дифференциалов, и межколёсных и межосевых. Это конечно жесткая нагрузка на все узлы трансмиссии, и в таком режиме постоянно эксплуатировать противопоказано, но зато такому автомобилю бездорожье непочём.

Самоблокирующийся дифференциал

По своей сути самоблокирующийся дифференциал позволяет реализовать возможности свободного дифференциала и возможности полной блокировки, как бы компромисс между тем и другим.

Еще его называют дифференциал повышенного трения (LSD — Limited Slip Differential).

Есть два способа самоблокировки:

1. Блокируется от разных угловых скоростей на полуосях (дисковый дифференциал с вязкостной муфтой);
2. Блокируется от разности нагрузок, крутящих моментов сил на полуоси (червячный).

Принцип простейшего дискового дифференциала

Принцип его заключается в создании повышенного трения между набором дисков (фрикционный пакет), вращающихся на близком расстоянии друг от друга в специальной силиконовой жидкости.

Часть дисков связана с корпусом дифференциала, другая часть с полуосью, в межосевых дифференциалах с карданом или приводным валом.

При равномерном движении, без пробуксовок, валы и соответственно весь пакет дисков вращаются вместе.

При проскальзывании одна часть фрикционных пакетов, связанная с одной полуосью начинает вращаться быстрее. Возникает нагрев жидкости, которая сгущается и сцепляет диски с другим вращающимся фрикционным пакетом.

Крутящий момент увеличивается и происходит блокировка, не жесткая как при полной блокировке, но все же фиксация довольно ощутимая.

Сжатие этих фрикционных дисков муфты может быть переменным и фиксированным.

Фиксированное осуществляется при помощи пружин, а переменное при помощи гидравлики или электронным управлением, управляемым с центрального блока управления этой системы.

Дифференциал самоблокирующий

Автономный самоблокирующий дифференциал — это самостоятельной агрегат, не требующих каких-либо внешних управляющих систем. Устройство предназначено исключительно для колёсного транспорта, техника гусеничная его не использует.

Принято «самоблоки» делить на 2 группы:

1. Дифференциалы, работающие от крутящего момента.
2. Дифференциалы, начинающие работать при наличии разницы угловых скоростей от ведомых шестерён.

К 1-й группе относятся устройства с червячной, винтовой, дисковой блокировкой.

2-я группа представлена механизмами с центробежного автомата включения, имеющим вискомуфту, героторный гидравлический насос, обгонными муфтами.

Самоблоки на УАЗ Красикова и т.н. кулачковые дифференциалы принято относить к промежуточным видам.

Электронная блокировка

Как таковой особой конструкции при такой блокировке нет.

Блокировка осуществляется антипробуксовочной системой, которая контролируется электроникой и реализуется простым подтормаживанием колеса.

Если колесо начинает пробуксовывать, в это время датчик подает сигнал ЭБУ о пробуксовке. Электронный мозг анализирует и подает команду тормозной системе, подтормозить буксующее колесо.

В это время срабатывает механизм дифференциала и моменты сил на колеса выравниваются.

По сути это и не блокировка , а просто выравнивание крутящих моментов. Хотя работает довольно эффективно.

Червячный самоблокирующийся дифференциал

Это чистая механика. Конструкция так устроена, что чувствительно реагирует на разность крутящих моментов на корпусе и полуоси.

Конструкция основана на червячном планетарном принципе, редуктор которого состоит из червячных ведомых и ведущих сателлитов.

Конструкционно они могут располагаться параллельно или перпендикулярно полуосям.

Так устроен знаменитый самоблокирующися дифференциал Torsen, применяемый в системе quattro от Audi.

Секрет блокировки заключается в особенности червячной шестерни. Она вращает другие шестерни, а сама не может от них вращаться, расклинивается, как говорят.

Это свойство и поставили умные конструкторы на службу частичной блокировки дифференциала.

Этот гениальный принцип червячной шестерни намного превосходит в надежности вискомуфту и находит широкое применение.

Блокировка дифференциала заднего моста все чаще встречается с таким дифференциалом, а в основном его устанавливают межосевым.

На всём семействе классики ВАЗ (01–07) конструктивно не предусмотрено устройство для блокировки межколёсного дифференциала. Однако количество автовладельцев, желающих установить дифференциал своими руками, или приобрести отдельно не уменьшается, особенно среди любителей активного отдыха и дачников.

Рассмотрим вопрос: для чего нужен самоблокирующийся дифференциал и стоит ли его устанавливать на автомашину, в котором он изначально не предусмотрен.

Объяснение принципа работы

В переводе с латинского языка differentia означает «разница». В автомобиле дифференциалом называют механизм, распределяющий крутящий момент на автомобильные оси. Он обязательно существует в каждом автомобиле. Простой дифференциал называется классическим, открытым или свободным.

Представим, что в редукторе заднего моста нет дифференциала, а существует единая ось, как у трёхколёсного велосипеда.

Так как не существует абсолютно прямолинейного движения, и руки водителя практически никогда не лежат на рулевом колесе неподвижно, то ясно, что у ведущих колёс путь будет очень похожий, но немного разный.

Если бы не было дифференциала, то путь левого и правого колеса был единым. Тогда неизбежными станут постоянные пробуксовки, так как колёсам «навязана» общая траектория. Отсюда повышенный износ покрышек, быстрый выход узлов трансмиссии из строя.

Задача редуктора – дать колёсам независимость и «свободу», разобщить их жёсткую связь.

Как работает классический дифференциал?

Если есть одна ведущая ось (вся ВАЗовская классика), то требуется один редуктор между задними колёсами, т.е. межколёсный. В случае полноценного джипа имеется целых три дифференциала – два межколёсных на каждую ось, и дополнительно межосевой.

Этот механизм (второе название – редуктор) ставится в картере заднего моста. Ведущая шестерня передаёт на ведомую момент вращения. Он распределяется на две шестерёнки полуосей, а те вращают колёса.

Дополнительные шестерни – сателлиты являются симметричным равноплечим рычагом, и передают усилия на колёса поровну.

Когда автомобиль движется прямолинейно, то сателлиты не вращаются. Как только автомобиль съезжает на неровную почву, или входит в поворот, то есть когда у каждого колеса появляется свой путь, сателлиты приходят во вращение и перераспределяют момент вращения между колёсами ведущей оси, причём на ту полуось, которая меньше сопротивляется и которую легче раскрутить.

Дифференциал ВАЗ представлена на рис ниже:

8 — шестерня полуоси; 9 — сателлит; 11 — ведомая шестерня главной передачи; 18 — ведущая шестерня главной передачи;

Так ведут себя сателлиты и распределяют момент движения на разных участках:

— правое колесо буксует

Из анализа частот вращения полуосей и коробки редуктора следует, что:

1. Если одно колесо неподвижно, то свободное колесо вращается «за двоих», и частота вращения удвоена.
2. Если одно колесо скользит, то оно вращается быстрее, и начинает буксовать, а второе колесо с хорошим сцеплением получит такой же крутящий момент, так как он распределен поровну, и дифференциал не может отдать ему всю тягу.
3. Если тяга единственного колеса станет меньше, чем сопротивление движению, автомобиль встанет.
4. При этом образуется ситуация пункта 1, работающее колесо останавливается, а ранее буксующее резко увеличивает обороты.
5. При попытке «добавить газа» увеличивается частота оборотов буксующего колеса.

Режимы работы дифференциала

Нельзя не рассказать и режимах работы дифференциала. Сразу отметим, что дифференциалы делят на симметричные и несимметричные. Симметричный механизм способен передавать осям момент в равных соотношениях. Их работа не зависит от того, каковы угловые скорости ведущих колес. Несимметричный механизм может «делить» крутящий момент, вследствие чего он может устанавливаться между ведущими осями транспортного средства. Симметричный межколесный дифференциал работает в одном из трех режимов:

1. Прямолинейное движение;
2. Вхождение автомобиля в поворот;
3. Езда по нетипичным поверхностям, как-то скользким.

В первом режиме оба автомобильных колеса преодолевают одинаковое сопротивление дороги. От главной передачи крутящий момент передается на корпус (чашку) дифференциала. Сателлиты смещаются, не сцепляясь с полуосевыми шестернями, и передают момент ведущим колесам. Разницы в воспринимаемом колесами крутящем моменте нет. Во втором режиме наблюдается следующее: наружное колесо, т.е. отдаленное от центра поворота, встречает намного меньшее сопротивление, нежели внутреннее. Внутренняя полуосевая шестерня дифференциала при этом замедляется, что приводит ко вращению сателлитов против свое оси. Как результат, скорость вращения наружной полуосевой шестерни станет большей. Заметьте, что сумма частот вращения полуосевых шестерен всегда вдвое больше частоты, с которой вращается ведомая шестерня главной передачи.

Третий режим работы дифференциала особенно интересен. При движении по скользкой поверхности одно колеса автомобиля обычное встречает большое сопротивление, а второе и вовсе начинает пробуксовывать. При этом дифференциал будет наращивать частоту вращения буксующего колеса, а второго – понижать. Это приводит к патовой ситуации: одно колесо не имеет сцепления с дорогой и его крутящий момент наращивается дифференциалом, а второе колесо, имеющее сцепление с поверхностью, вообще не получает крутящего момента. Из-за этого автомобиль, попавший, к примеру, в топь не сдвинется – действительно быстро начнет вращаться только вывешенное колесо. Проблему позволяет решить блокировка дифференциала.

О принудительной блокировке

Если автомобиль часто выезжает на бездорожье и эксплуатируется зимой и в сезон распутицы, помогает установка принудительной блокировки межколёсного дифференциала. При этом происходит остановка вращение сателлитов. При этом колёса теряют всю независимость и вращаются строго одинаково при всех ситуациях. Это так называемый самоблокирующийся редуктор.

Отрицательными сторонами является повышение расхода топлива и усиление износа покрышек. Поэтому после преодоления трудного участка нужно выключать блокировку. В некоторых конструкциях существует возможность автоматической разблокировки при повышении скорости, или, наоборот, возможно включить блокировку только на малой скорости.

Для того чтобы упростить процесс управления, и существует самоблокирующийся редуктор.

Разновидности принудительной блокировки

Оговоримся сразу, что варварские варианты вроде заваривания сателлитов на «родном» дифференциале не рассматриваем. Также не рассматривается частичный вариант установления «преднатяга».

• Дисковая блокировка повышенного трения.Устанавливаются фрикционные муфты. Когда колёса начинают испытывать разное сопротивление, то трение внутри муфты увеличивается и происходит блокировка. Блокировка с помощью дисков требует регулировки вследствие их износа и применение особого трансмиссионного масла.
• Вязкостная муфтовая блокировка (вискомуфта). Её принцип похож на дисковый, но у гидравлической муфты множество липких дисков (рис. 7). Диски погружены в особую вязкую жидкость. Основа этой жидкости – силикон, твердеющий при нагреве. Когда вращение одной полуоси опережает другую, происходит нагрев, затвердевание жидкости и жёсткое зацепление дисков. Этот вид блокировки начинает работать вначале мягко, затем по мере застывания эффект резко возрастает, и держится до тех пор, пока полуоси не начнут работать равномерно, тогда вместе с остыванием, происходит разжижение геля. Большим плюсом является отсутствие обслуживания. Необходимым условием длительной работы является полная герметичность. Такие вискомуфты устанавливаются на «паркетные» городские внедорожники. На тяжёлом бездорожье работают слабо, перегреваются.
• Самоблокирующийся винтовой червячный редуктор. Надёжный вариант. При прямолинейном движении червеобразные винты свободно вращаются в корпусе (рис. 8). При изменении характера движения винты попадают в крайние положения и фиксируются в пазах. При этом срабатывает блокировка. Время срабатывания зависит от профиля винта. При выравнивании крутящего момента винты снова выступают из пазов в свободное вращение. Плюсом является малый износ, срок эксплуатации равен сроку «родного» дифференциала. Кроме этого, не требуется особое масло, нужно обычное трансмиссионное. Стоимость винтовой блокировки на ВАЗ 2107 около 10–13 тыс. рублей.
• Планетарный механизм блокировки дифференциала (ДАК), или схема Красникова (рис.9). В этом механизме применяется классическая дифференциальная схема, но вместо сателлитов работают цепочки шариков. Этот дифференциал блокируется не от разницы между нагрузкой на колёса, а при возникновении изменения между осевой нагрузкой и тягой двигателя. Стоимость установки на ВАЗ 2107 – около 10000 руб.

Плюсы и минусы установки самоблокирущегося редуктора

Итак, при установке самоблокирующегося дифференциала приобретается:

• повышенная колёсная тяга на ведущих осях;
• повышенная проходимость вне асфальтовых дорожных покрытий;
• улучшенная динамика разгона;
• улучшение прохождения поворотов.

Расплатой за установку является ухудшение управляемости (у ВАЗ на заднем приводе):

• трудно удерживать автомобиль при разгоне на прямой;
• в повороте склонность к заносу у «классики» увеличена;
• при любой конструкции появляются дополнительные звенья повышенного трения, что повышает, даже незначительно,износ и расход топлива.