Для чего "самоблоку" внутри диски? Изучаем дифференциал автомобиля

В предыдущих статьях мы уже рассмотрели, что такое автомобильный дифференциал, и как он работает (ссылка про дифференциалы), а также как осуществляется его жесткая блокировка (ссылка про блокировки).

В этой статье остановимся на механическом автоматическом способе блокировки дифференциалов автомобилей!

Дифференциал с повышенным внутренним сопротивлением за счет пружин
Дифференциал с повышенным внутренним сопротивлением за счет пружин

Для чего нужен самоблокирующийся дифференциал?

Его предназначение отражено в названии: самостоятельно блокироваться без вмешательства водителя, исключив тем самым основной минус классического автомобильного дифференциала.

Крутящий момент начинает перераспределяться не в заданной (например, 50:50) пропорции, а исходя из возможности реализации каждым из колес (с учетом конструктивного коэффициента блокировки дифференциала). На зарубежный манер такие дифференциалы называют LSD или Limited-Slip Differential, что дословно - дифференциал с ограниченным проскальзыванием. Мы же такие дифференциалы чаще называем "повышенного трения".

Различают два основных типа самоблокирующихся дифференциалов повышенного трения: срабатывающие от изменения крутящего момента (винтового типа) и от разницы угловых скоростей (дискового типа).

Про "самоблок" дискового типа ниже.

OS Giken Super Lock LSD
OS Giken Super Lock LSD

Как он это делает сам?

Существует множество LSD дифференциалов от разных производителей, но суть их работы схожа.

Рассмотрим самый простой и массовый конический симметричный дифференциал. Для его блокировки необходимо "замкнуть" одну из шестерней на корпус дифференциала. Как это сделать автоматически?

Если Вы внимательно читали предыдущие статьи, то понять принцип работы такого дифференциала у Вас не составит труда.
Самоблокирующийся дифференциал ВАЛ-РЕЙСИНГ дисковый (val-racing.ru). Конструкция: 1.Корпус дифференциала. 2.Крышка дифференциала, 3.Шестерня полуоси (2 штуки). 4.Ось сателлитов (2 штуки). 5.Обойма правая. 6.Обойма левая 7.Диск ведущий (4 штуки). 8.Диск ведомый (4 штуки).  9. Тарельчатая пружина. 10.Сателлит (4 штуки). 11.Крепежный винт.
Самоблокирующийся дифференциал ВАЛ-РЕЙСИНГ дисковый (val-racing.ru). Конструкция: 1.Корпус дифференциала. 2.Крышка дифференциала, 3.Шестерня полуоси (2 штуки). 4.Ось сателлитов (2 штуки). 5.Обойма правая. 6.Обойма левая 7.Диск ведущий (4 штуки). 8.Диск ведомый (4 штуки). 9. Тарельчатая пружина. 10.Сателлит (4 штуки). 11.Крепежный винт.

Чем представленная конструкция отличается от простого дифференциала?

Заметили?

Обратите внимание на позиции 5, 6, 7, 8, 9 - в классическом дифференциале Вы их не найдете. Тарельчатая пружина 9 обеспечивает постоянное поджатие дисков 7 и 8, закрепленных подвижно на корпусе и шестернях соответственно, что обеспечивает постоянную фрикционную (за счет сил трения) связь между шестернями и корпусом.

Что это дает? Силы трения в фрикционных дисках будут обеспечивать небольшую (равную этим силам) передачу крутящего момента на "отстающее" колесо автомобиля - это называют преднатягом дифференциала.

Как Вы понимаете, этого недостаточно, для того, чтобы дифференциал назвать самоблокирующимся, пока мы видим только "повышенное трение".
Дифференциал повышенного трения с фрикционными дисками.
Дифференциал повышенного трения с фрикционными дисками.

Так что же блокирует дифференциал?

Вернемся к чертежу выше и еще раз посмотрим на позиции 5 и 6. Это обойма правая и левая, по своей сути это еще один корпус дифференциала в корпусе дифференциала. Эти обоймы имеют возможность перемещаться внутри внешнего корпуса по направляющим вдоль оси их вращения, при этом проворачиваться относительно внешнего корпуса они не могут.

Посмотрите на фото ниже:

Конструкция ВАЛ-РЕЙСИНГ, чертеж этого дифференциала Вы видели выше по тексту
Конструкция ВАЛ-РЕЙСИНГ, чертеж этого дифференциала Вы видели выше по тексту

Заметили каплеобразный вырез у двух соприкасающихся обойм? Нет, нас интересует не он, а похожие вырезы в местах крепления осей сателлитов, они тоже имеют необычную форму и играют ключевую роль. В зависимости от их геометрии и взаимодействия осей сателлитов и "корпусных деталей" различают несколько типов блокировок: 1 Way, 1,5Way и 2 Way.

Различная геометрия формы оси сателлитов и корпусных подвижных деталей 1 Way,  1,5Way и 2 Way
Различная геометрия формы оси сателлитов и корпусных подвижных деталей 1 Way, 1,5Way и 2 Way

Мысленно зафиксируйте ось сателлитов (колеса автомобиля не вращаются, а на картинке выше это многоугольник) и попытайтесь провернуть корпус дифференциала: в зависимости от формы оси сателлитов и ответной формы корпусных подвижных деталей внутри внешнего корпуса - оси будут клином раздвигать обоймы в стороны.

В следствие такого перемещения обоймы начинают играть роль поршней, которые сдавливают фрикционы между собой, замыкая полуосевые шестерни с корпусом дифференциала.

Так чем отличаются указанные типы?

1 Way - блокировка дифференциала происходит только при ускорении автомобиля;

2 Way - блокировка как при разгоне, так и при торможении авто (нацелена в первую очередь на спортивное применение);

1.5 way - компромисс, также как и 2 way блокирует дифференциал и при ускорении и при замедлении, но блокировка при замедлении имеет "мягкий" характер. Более гражданский вариант блокировки, который позволит значительно выиграть в проходимости, не сильно усложнив управление автомобиля на хороших дорогах.

1.5 way блокировка, обратите внимание на форму пазов для осей сателлитов на корпусных деталях слева.
1.5 way блокировка, обратите внимание на форму пазов для осей сателлитов на корпусных деталях слева.

Они во всем так хороши?

Нет, данный тип блокировок подвержен износу, т.к. основная работа ложится на фрикционные диски, которые со временем просто сотрутся. Со временем преднатяг в дифференциале будет уменьшаться. А еще данные дифференциалы требуют применения специальных масел.

Эта статья из серии "Это нужно знать про полный привод", ознакомиться с остальными Вы можете по ссылкам: Часть 1, Часть 2 , а также в начале этой статьи.

P.S. Ставьте лайк, подписывайтесь на канал, комментируйте эту статью - это поможет мне понять, на чем стоит остановиться подробнее, какие темы осветить, что Вам, читатели, интересно!