Что такое самоблокирующийся червячный дифференциал?

Самоблокируемий червячный дифференциал (самоблок) - устройство, которое позволяет частично компенсировать главный недостаток свободного дифференциала, а именно его полную бесп

омощность при наезде одного колеса на скользкое покрытие. По принципу работы, самоблокирующиеся дифференциалы можно разделить на два типа: speed sensitive, то есть срабатывают от разницы в угловых скоростях вращения полуосей, и torque sensitive - срабатывают от разницы передаваемого на полуоси крутящего момента. Для понимания работы самоблок сначала разберемся с принципом работы обычного дифференциала и его недостатками.Дифференциал - это механическое устройство, которое передает крутящий момент с одного источника на два независимых потребителя таким образом, что угловые скорости вращения источника и обоих потребителей могут быть разными относительно друг друга. Такая передача момента возможна благодаря применению так называемого планетарного механизма. В автомобилестроении, дифференциал является одной из ключевых деталей трансмиссии. В первую очередь он служит для передачи момента от коробки передач к колесам ведущего моста.

Принцип работы обычного дифференциала

Почему для этого нужен дифференциал? В любом повороте, путь колеса оси, движется по короткому (внутреннему) радиусу, меньше, чем путь другого колеса той же оси, проходящей по длинному (внешнего) радиуса. В результате этого, угловая скорость вращения внутреннего колеса должна быть меньше угловой скорости вращения внешнего колеса. В случае с не ведущим мостом, выполнить это условие достаточно просто, так как оба колеса могут не быть связанными друг с другом и вращаться независимо. Но если мост ведущий, то необходимо передавать крутящий момент одновременно на оба колеса (если передавать момент только на одно колесо, то возможность управления автомобилем по современным понятиям будет очень плохой). При жесткой же связи колес ведущего моста и передачи момента на единую ось обоих колес,

автомобиль не мог бы нормально поворачивать, так как колеса, имея равную угловую скорость, стремились бы пройти один и тот же путь в повороте. Дифференциал позволяет решить эту проблему: он передает крутящий момент на раздельные оси обоих колес (полуоси) через свой планетарный механизм с любым соотношением угловых скоростей вращения полуосей. В результате этого, автомобиль может нормально двигаться и управляться как на прямом пути, так и в повороте.

Однако, несмотря физики устройства, в планетарного механизма очень нехорошо свойство: он стремится передать полученный крутящий момент туда, куда легче. Например, если оба колеса моста имеют одинаковое сцепление с дорогой и усилие, необходимое для раскрутки каждого из колес одинаковое, дифференциал будет распределять крутящий момент равномерно между колесами. Но стоит только появится ощутимой разницы в сцеплении колес с дорогой (например, одно колесо попало на лед, а другое осталось на асфальте), как дифференциал тут же начнет перераспределять момент на то колесо, усилия для раскрутки которого меньше (то есть на то, что находится на льду). В результате, колесо, находящееся на асфальте перестанет получать крутящий момент и остановится, а колесо, находящееся на льду примет на себя весь момент и будет вращаться с увеличенной угловой скоростью, причем планетарный механизм будет играть роль редуктора, повышает скорость вращения этого колеса . Естественно, это явление сильно ухудшает проходимость и управляемость автомобиля. Ведь по логике вещей, в рассматриваемой ситуации момент желательно передавать на колесо, расположенное на асфальте, чтобы автомобиль мог продолжить движение.

В полноприводных автомобилях дифференциалом обычно оборудованы два моста, а часто дифференциал можно обнаружить еще и между мостами (межосевой дифференциал). Таким образом, мы получаем схему трансмиссии, в которой присутствуют целых три дифференциала: два мостовых и один межосевой. Последний необходим для постоянного движения с полным приводом и передачей момента на все четыре колеса. Ведь в повороте колеса рулевого моста (обычно переднего) имеют совсем другие угловые скорости, нежели чем колеса заднего моста. Межосевой дифференциал призван передавать крутящий момент от коробки передач к обоим ведущим мостам с разным соотношением угловых скоростей. Такая схема с тремя дифференциалами является одной из самых распространенных схем для постоянного полного привода (Full time 4WD).

Возвращаясь к вышеописанному проблемному свойства планетарного механизма, интересно рассмотреть ситуацию, когда полноприводный автомобиль с межосевым дифференциалом одним из четырех колес попал на тот же лед (или в скользкую яму). Что тогда произойдет? Дифференциал моста, колесо которого находится на льду, отдаст весь полученный крутящий момент на это колесо. Межосевой дифференциал, в свою очередь, тоже стремится передать крутящий момент туда, куда легче. Естественно, межосевому дифференциала легче отдать момент на мост с прокручивают на льду колесом, нежели чем на мост, колеса которого имеют хорошее сцепление с дорогой и могут двигать автомобиль. В результате, весь крутящий момент от двигателя и коробки передач пойдет на раскрутку единого колеса находится на льду. Остальные три колеса остановятся и не будут получать никакого крутящего момента от дифференциалов. Итог: из четырех ведущих колес осталось только одно, проскальзывает на льду - полноприводный автомобиль «застрял». Как же заставить дифференциалы передавать крутящий момент на колеса с более хорошим дорожным сцеплением? Для этого были разработаны различные способы частичной и полной, ручной и автоматической блокировки дифференциалов, которые будут рассмотрены ниже.

Основной целью блокировка дифференциала является передача необходимого крутящего момента обоим его потребителям (полуоси или карданом). Существуют принципиально разные методы решения этой задачи. В данном разделе мы рассмотрим способ частичной блокировки с помощью самоблокируемого дифференциала. Другие способы частичной блокировки дифференциала можно посмотреть здесь, а с метод полной блокировки дифференциала можно ознакомиться в разделе «Что такое принудительная блокировка?»

Самоблокируемий червячный дифференциал типа «Квайф»

& Nbsp;

& Nbsp;

& Nbsp;

& Nbsp;

& Nbsp;

& Nbsp;

Автором этой конструкции является англичанин Rod Quaife. В данном случае, оси сателлитов параллельны полуосями. Сателлиты расположены в своеобразных карманах чашки дифференциала. При этом парные сателлиты имеют не прямозубые зацепления, а образуют между собой еще одну гипоидных пар, который расклиниваясь, так же участвует в процессе блокировки.

Принцип работы Самоблокируемого дифференциала

На рисунке приведен эскиз самоблокируемого дифференциала. Рассмотрим его элементы и принцип работы.

Когда одно из колес (например правое) начинает отставать связанная с ним полуосевой шестерня 4 вращается медленнее корпуса 1 и возвращает входит с ней в зацепление сателлит 5. Он передает движение связанному с ним сателлита 5 из левого ряда, а тот, в свою очередь, на левую полуосевой шестерню 3. Так обеспечиваются разные угловые скорости колес в повороте. Благодаря разнице крутящих моментов на колесах в винтовом зацеплении возникают осевые и радиальные силы, прижимающие полуосевые шестерни 3, 4 и сателлиты 5, 6 торцами к корпусу 1, 2. Сателлиты 5, 6 также прижимаются к поверхности отверстий 8, в которых они расположены. За счет этого и возникают силы осуществляют частичную блокировку. Степень блокировки определяется соответствующим коэффициентом.