ロックにおけるプリロードとは何を意味しますか? セルフロックヘリカルディファレンシャルの仕組みとプリロードとは

セルフロックディファレンシャルの動作原理

図はセルフロックディファレンシャルのスケッチを示しています。 その要素と動作原理を見てみましょう。

車輪の1つ(例えば、右側)が遅れ始めると、それに関連するサイドギア4がハウジング1よりも遅く回転し、それに係合する衛星5を回転させ、その動きを関連する衛星5に伝達する。左側の列、つまり左側のサイド ギア 3 です。これにより、旋回時の車輪の角速度が異なることが保証されます。 ネジの噛み合いにおけるホイールのトルクの差により、軸方向の力と半径方向の力が発生し、セミアキシャル ギア 3、4 とサテライト 5、6 の端をハウジング 1、2 に押し付けます。サテライト 5、6 は、また、それらが位置する穴8の表面にも押し付けられる。 このため、部分的なブロックを実行する力が発生します。

プリロード

スクリューまたはカムタイプの車輪間セルフロックディファレンシャル(以下、「セルフロック」と呼びます)の動作により、車両のトランスミッションに短期間のピーク負荷が発生し、トランスミッション部品の摩耗が増加します。 「セルフブロック」が車の前車軸で動作すると、追加の押す力が車の前車軸に発生する可能性があります。 ハンドル、これにはドライバーの特別な注意とスキルが必要であり、車両のハンドリング特性が短時間で急激に低下します。

プリロード クラッチは、プリロード値で指定された特定の力でアクスル シャフトを接続します。 力が超えると、アクスル シャフトが相互に回転し、機構が通常どおり動作します。 ネジロック.

VAL-RACING製セルフブロックに使用されているプリロードクラッチ:

車両のトランスミッションとステアリングホイールに発生するピーク負荷を排除できます。

必要な運転条件において、セルフロック装置の早期作動を促進します。 全地形対応車;

1 つの回転車輪にトルクが完全に存在しない場合、同じ車軸の 2 番目の固定車輪を確実に作動させることができます (斜めに吊り下げられた状態で車を始動する場合、または駆動輪の 1 つを吊り下げて車を始動する場合)。ジャッキの車軸)。*

* - この特性は、高い「優先度」を備えた「セルフブロック」を使用する車によって取得されます。その正確な値は現在路上テストによって確立されています。 このような「セルフブロック」は、次の場合にのみインストールすることをお勧めします。 リアアクスル主にオフロード走行またはオフロード競技会への参加に使用される車両。


道路状況

スポーツ、100%**

前輪駆動

リアドライブ

前輪駆動

リアドライブ

前輪駆動

リアドライブ

8.0~10.0kg/m

**-オフロード走行距離と条件付き比率 滑りやすい表面総走行距離までの道のり

フリーディファレンシャルの設計と動作原理を調べてみました ヘリカルディファレンシャル摩擦の増加。 後半では、ディスクディファレンシャルの設計と動作原理を見ていきます。 したがって、リミテッド・スリップ・ディスク・ディファレンシャル(以下、DST)は、「フリー」ディファレンシャルと同じ主要部品で構成されていますが、その設計にはいくつかの違いがあります。

つまり、鋼鉄の 2 つのパッケージが追加されました フリクションディスク。 2 種類のディファレンシャルの第 1 フリクション ディスク (図 1 の青色で表示) はサイド ギヤにスプライン結合によって取り付けられ、サイド ギヤと一体回転します。

2番目は図のオレンジ色で示されています。 一方、図 1 には、ディファレンシャル ハウジングの溝に取り付けられた「耳」があり、ディファレンシャル ハウジングと一緒にのみ回転できます。 ディスクは相互に自由に回転できますが、十分な力で圧縮するとディスク間に摩擦が発生し、ディファレンシャルが部分的にブロックされてしまいます。 これは、ディファレンシャル ハウジングとアクスル ギヤ (およびそれに付随するアクスル シャフト) が 1 つのユニットとして回転することを意味します。

この目的のために、ディファレンシャルハウジング内のアクスルギヤ間のスペースに板バネが取り付けられており、ディファレンシャルが回転していないときでも、ギヤを押し離してフリクションディスクパックを一定の力で圧縮します。 スプリングがクラッチ パックを圧縮する力は、DPT の「プリロード」と呼ばれます。 フリクションディスクのパッケージと一緒に取り付けられるディスクワッシャーによってスプリングの役割も果たすことができます。

ただし、スプリングの力だけではディファレンシャルを完全にロックするには不十分です。 ディファレンシャルが動作しているとき、クラッチに必要な圧縮力はアクスル ギアとサテライトによって直接生成されます。 実際、これらの歯車はかさ歯車です。 それらには 1 つの特徴があります。それは、かさ歯車のペアを介してトルクを伝達するときに、円周方向の力だけでなく、歯車を互いに「押す」傾向がある半径方向の力も発生することです。


車軸ギアは、一定の制限内でドライブ スプラインに沿って長手方向に移動できます。

したがって、車軸の衛星歯車のかさ歯車対を介してトルクを伝達するとき、半径方向の力が発生し、歯車を押し離そうとする。 アクスル シャフト ギアはアクスル シャフト スプライン上を移動し、クラッチ パックをより強く圧縮します。

記事の最初の部分で見た例を使用して、DBT の動作原理を見てみましょう。 それで去った 駆動輪粘着力の弱い路面(氷、泥、油汚れなど)に車が落ちてしまいますが、今回の車にはディスクタイプのDVTが搭載されています。 トラクションが低下した車輪の 1 つが滑り始めます。それを左車輪とします。 サイド ギアとサテライトは、ディファレンシャル ハウジングおよび互いに対して回転し始め、それらの間に半径方向の力が発生し、サイド ギアが離れて、​​フリクション パックを圧縮します。 サーフェス上にある右ホイールを回転するには、 より良いグリップ、より多くのトルクが必要となります。これは、サテライトと右側のサイド ギア ペアで発生する押す(半径方向の)力が左側よりも大きくなることを意味します。 したがって、右側のクラッチパックはより強く圧縮され、ディファレンシャルはより多くのトルクをクラッチパックに分配します。 右輪、私たちが覚えているように、コーティングへの密着性はより優れています。


一方、コーナリング時、少なくとも低スロットルでは、プリロード値が小さい DPT は、オープンディファレンシャルとほぼ同じように動作します。 「ほぼ」とは、上記の差分で説明したプロセスが発生することさえ意味します。 アクスル ギアは異なる速度で動きますが、この状況でのサテライト - セミアクスル ギアのペアのラジアル力は小さく、クラッチ パックはあまり圧縮されず、摩擦プレートが摩擦力に打ち勝つため、アクスル シャフトは次の速度で回転できます。異なる速度。 そしてここで、より多くのトルクがディファレンシャルを通って駆動輪に伝わるほど、クラッチパックがより多く圧縮されること、言い換えれば、旋回中にアクセルを強く押すほど、ディファレンシャルがよりロックされることを理解することが重要です。 。

VAZ用ディスクロック

上記では、最も単純なディスク型リミテッド・スリップ・ディファレンシャルの設計と動作原理を検討しました。 VAZ 車用に現在製造されているディスク DPT は、若干異なる設計になっています。 主な違いは次の図からわかります。


図からわかるように、このような DPT のサテライトの軸はディファレンシャル ハウジングにしっかりと固定されておらず、2 つの圧力カップの間に挟まれており、その突起がディファレンシャル ハウジングの溝に嵌合します。カップはディファレンシャル ハウジングとともに回転することしかできませんが、ディファレンシャル ハウジングに対して溝内で並進運動することはできます。

圧力カップは、サイドギアからクラッチパックに力を伝達するだけでなく、指定されたロック特性を保証するために設計に組み込まれています。

そのため、車が道路をまっすぐに走行すると、ディファレンシャルとそのすべての「詰め物」が単一のユニットとして回転し、車の左駆動輪がトラクションの弱い領域に接触して滑り始めます。 同時に、右側の駆動輪のセミアキシャルギアがディファレンシャルハウジングに対して回転し始め、これに係合しているサテライトが動き始め、ギアペアにラジアル力が発生し、これによりクラッチが作動します。パックが圧縮され始めます。 すべては前のケースと同じですが、今回は大きな違いが 1 つあります。 覚えているように、衛星を備えた軸は 2 つの圧力カップの間に固定されており、カップの溝は次のような形状になっています。


カップが離れてクラッチ パックを圧迫する可能性があります。 均一な路面で加速する場合、ブロッキングも作動しますが、これは衛星セミアキシャル ギアのギア ペアのラジアル力によるものではなく、セミアキシャル ギア、衛星、およびほとんどのギアの要求によるものです。重要なのは、衛星の軸が圧力カップに対して回転することです。 この場合、サテライトの軸がカップの溝の面取りされたエッジを押して溝を押し広げ、カップがクラッチ パックを圧縮します。 この場合のブロッキングの強さは、その瞬間にディファレンシャルを通過するトルクと、圧力カップ内の衛星軸の着陸溝の壁の傾斜角に依存します。 衛星軸から圧力カップに作用する力は両方のカップで同じです。つまり、エンジンから同じトルクが両方の駆動輪に伝達されます。

この DPT 設計により、圧力カップの溝のプロファイルを変更することでディファレンシャル ロックの特性を正確に設定でき、ドライバーがアクセルを踏んだ加速時だけでなく、ディファレンシャルを部分的または完全にブロックすることができます。ガスを抜くときとエンジンをブレーキするときも、主に 3 つのタイプに分類されます。 ディスクロック、最もよく見られるものは次のとおりです。

  • 1-WAY - 圧力カップ取り付けソケットの後壁 (ディファレンシャルの回転方向に対して) のみが面取りされています。 前壁は圧力カップの端と直角を形成し、前壁に寄りかかり、サテライトの軸が圧力カップを押し離すことはありません。 このようなディファレンシャルは、車の加速時にのみロックされます。
  • 1.5 WAY - 圧力カップの取り付けソケットでは、後壁(ディファレンシャルの回転方向に対して)だけでなく前壁も面取りされていますが、前壁はより鋭角に面取りされています。 このブロックは加速中とエンジンブレーキ中の両方で機能しますが、ブレーキ中のブロックは弱くなります。
  • 2 WAY - 圧力カップの着地ソケットでは、後壁と前壁の両方が同じ角度で面取りされています。 このブロックは加速中とエンジン ブレーキ中の両方で機能し、同様に集中的にブロックされます。

ディスク DPT は、車を改造する際に正確で比較的信頼性の高いツールです。その特性により、どのような路面でもエンジンから駆動輪にトラクションを効果的に伝達できます。また、1.5 および 2 WAY ロックを使用する場合は、ブレーキング時やコーナリング時の車のハンドリングにプラスの影響を与えます。

しかし、それらにはすべての利点がある一方で、多くの欠点もあります。まず第一に、これは摩耗しやすいユニットであり、フリクションディスクが摩耗し、ロックの動作が時間の経過とともにますます悪化し、ある時点でロックが低下します。フリクションディスクパッケージを分解して交換する必要があります。 また、ディスクアクシデントを操作する場合は、それらを埋める必要があります。 特殊なオイル、通常よりも費用がかかります。 ディスクロックの動作の瞬間は非常に急激に発生し、前輪駆動車の運転中にこれが発生した場合、ステアリングホイールの非常に強いジャークが発生する可能性がありますが、これは車輪のトルクにも依存します。 したがって、「ローガス」でターンを通過し、ターンの出口ですでにガスを開くことで、この影響を最小限に抑えることができます。

上記の内容を簡単にまとめてみましょう。

標準ディファレンシャル.

ホイール間のトルクを 50/50% の比率で配分します。 工場出荷時に車両に取り付けられています。

長所:

優れた車のハンドリング。

タイヤの摩耗が少ない。

経験豊富なドライバーでも簡単に運転できます。

マイナス点:

1 つの車輪がスリップすると、そのスリップ トルクと等しいトルクが 2 番目の車輪に伝達されます。

たとえば、片方の車輪が氷の上にある場合、加速は効果的ではありません。

長所:

価格は5000〜9000ルーブル。

標準ディファレンシャルと比較して、粘着係数が異なる路面での車両の操縦性が向上します。

コーナリングを妨げることなく、ホイール間にトルクを最大 30/70% 分散します。

操作の柔らかさ。

設計の信頼性。

マイナス点:

時間が経つとプリロードが弱まっていきます。

応用:

日常のドライブ、観光、アマチュアスポーツ。

長所:

ブロッキング係数は広範囲にわたって変化します。

車のハンドリングはプリロードに依存します。

さまざまなレベルのグリップを持つ路面での車両の最大加速。

マイナス点:

価格は10,000ルーブルから。

突然の反応。

維持費が高い。

適用範囲:

モータースポーツ: サーキットレース、ラリー、ラリークロス、ドリフト。

私たちは、主要なタイプのセルフロックディファレンシャルの設計を研究しています。 どのセルフブロックがあなたの車に適していますか(もちろん、工場で取り付けられていない場合)?

どのような条件でも完璧に機能する普遍的なメカニズムを作成することは、すべての設計者の夢です。 ただし、実際に紙の上で検証された解決策には、必ず独自の「ただし」が発生します。 時々、矛盾が起こります。特定の条件下では、結び目の威厳と主な目的が欠点になります。 典型的な例はフリーディファレンシャルです。

アキレス腱

ほとんどの車で使用されているフリー ディファレンシャルの問題を理解しやすくするために、車軸間の代表例を考えてみましょう。全輪駆動車の車軸間の対応物も同様に機能するためです。

回路は、車輪の 1 つがトラクションを失うまでスムーズに動作します。 たとえば、車の右輪がアスファルトの上にあり、左輪が氷の上にある場合です。 従来のディファレンシャルはその設計上、自由度が過剰でした。 氷の上に置かれた車輪は力なく回転しますが、アスファルトの上に置かれた車輪は動かないままです。

この問題を解決したいという欲求から、エンジニアは 2 つの新しいタイプのディファレンシャルを開発しました。 強制ブロックセルフロック、フリクション増大(LSD、リミテッドスリップディファレンシャル)。 2番目のグループはより広範囲に広がっています。 このようなディファレンシャルは自律的に動作し、外部ドライブを必要としません。 多くのスポーツに標準装備されています そしてクロスオーバー。 または、自分でセルフブロックを購入して車に取り付けることもできます。 最も一般的なものは、ウォーム (スクリュー) とディスクです。

LSDデフは動作原理によりトルク変化によるものと差動によるものに分けられます。 角速度。 ネジのものは最初のものに属し、ディスクのものは2番目のものに属します。

ディスコ

ディスクセルフブロックには多くの設計オプションがありますが、その基本は同じです。2 つのフリクションディスクパックが従来のフリーディファレンシャルに追加されており、駆動輪の 1 つがスリップしたときにユニットを確実にブロックします。

各パッケージは、ディファレンシャル ハウジングとサイド ギアの 1 つの間に配置されます。 デザイン的には似てる 摩擦クラッチ V オートマチックトランスミッション。 パッケージ内のディスクの一部はサイドギヤと噛み合い、もう一方の部分はデフハウジングと噛み合います。 通常の車両の移動中 (たとえば、方向転換時)、クラッチは解放され、セルフ ブロックはいかなる形でも現れません。サテライトはさまざまな車輪速度を提供します。 しかし、ホイールの 1 つが滑ると、ディスク パックが圧縮され、サイド ギアが回転するディファレンシャル ハウジングと直接接続されます。

ディスクの主な圧縮は、アクスル ギアの軸方向の変位によって発生します。 後者は衛星歯車のように円錐形です。 このような歯車装置を介してトルクを伝達する場合、遠心力に加えて軸力も発生します。 彼女は歯車を分離しようとしています。 衛星はその軸に固定されており、動くことができません。 しかし、それらのハーフアクスル姉妹はホイールドライブのスプライン上で移動できるため、これが可能です。 ディファレンシャルの壁に向かって発散する結果、ギアはクラッチ パックを圧縮します。

一部のセルフブロックでは、クラッチの初期予圧はセミアキシャル ギア間のスプリングによって提供されます。 代わりに円錐形のスプリング リングを使用するものもありますが、これも一定の予圧を生成します。 複雑な中央ブロックを備えた設計もあり (図 1 を参照)、車の急加速時などにサテライトの軸がずれると、大きなハーフ リングが開き、クラッチ パックが圧縮されます。 これは、ホイールがスリップしたときにサイドギアによる圧縮に加えて発生します。

ワームホール

ワームのセルフブロックの中ではトルセンデフが最も有名です。 その名前は英語のトルクセンシティブという用語に由来しています。 この最初のタイプのディファレンシャル (T1) は 1958 年に発明されましたが、この設計の機能は今日に至るまで卓越したものとなっています。

T1 の設計はフリー ディファレンシャルとは大きく異なります。 通常の衛星の役割は、半軸歯車の上に密に「成長」した複雑なウォーム歯車によって演じられます。 その動作の特殊性により、ディファレンシャルをブロックすることができます。 実際、ウォーム ギヤは不可逆的です。トルク伝達は駆動リンク (ウォーム) から従動リンク (セミアキシャル ギヤ) へのみ可能です。 つまり、ホイールがスリップすると、高い摩擦力によりサイドギアがウォームを回転させることができなくなります。

Thorsen T1 本体には 3 対の横方向ウォーム (サテライト) があり、軸の端に沿って配置された別個の平歯車によって相互に接続されています。 同時に、各ウォームペアは半軸歯車と噛み合います。 車が曲がるとき、このすべての美しさがフリーディファレンシャルの衛星のように機能し、車輪速度に必要な差を提供します。 しかし、トラクションの喪失によりいずれかのホイールのトルクが変化すると、すぐにウォーム ギアがブロックされます。 さらに、「弱い」車輪が物理的に滑るという事態にも至りません。

トーセンの設計は、車軸上のトルクの変化に非常に敏感であるため、ディファレンシャルを瞬時にロックし、最高のグリップでホイールにトルクを加えることができます。

2 番目のタイプ (T2) のトルセンはより単純です。 1965 年に特許を取得したクアイフのセルフロック ディファレンシャルも同様の動作原理を持っています。 この設計のバリエーションの 1 つを図 3 に示します。2 列のスクリュー サテライトがディファレンシャル ハウジング内に縦方向に配置されています。 それらのそれぞれは、独自の軸歯車と噛み合っています。 この場合、異なる列の衛星もペアで接続されます。 構造と動作原理において、この設計は Thorsen T1 のウォーム ギアを彷彿とさせますが、 縦方向の配置。 このようなセルフブロックのモデルに応じて、3 ~ 5 対の衛星を搭載できます。

車が回転するとき、衛星の縦方向のパッケージは、従来の差動装置の関連するものと同じように機能します。 ホイールがスリップすると、ネジの噛み合い部分に軸方向の力と半径方向の力が発生します。 それらはサイドギアとそのサテライトを押し広げ、その端をディファレンシャルハウジングに押し付けているように見えます。 T1 スキームとは異なり、T2 ではワームは別々の軸に固定されておらず、一種の井戸の中に立っています。 その結果、多数の摩擦ペアが発生します。 第一に、これらはセミアキシャルギアとディファレンシャルウォールであり、第二に、衛星とその井戸です。 しかも縦横の壁に接するようにワームが突っ込んでくる。 これらすべての摩擦力が集合的にディファレンシャルをブロックします。

その代わりに

特定の車種にリミテッド・スリップ・ディファレンシャル (LSD) が装備されておらず、オーナーがオフロードでの信頼性を高めるため、またはレース トラックでの楽しみを増やすために LSD を入手したい場合、問題を解決する方法はいくつかあります。

セルフブロックの選択は、マシンの動作モードによって異なります。 これが日常の運転やさまざまな分野のアマチュア競技会である場合、最初に行う必要があるのは、車の既存の改造をすべて研究することです。 一部のバージョンは工場の組立ラインで LSD を受け取っても、市場には供給されない可能性があります。 この場合、カタログからセルフブロックを注文するか、中古のものを探すことができます。 新しいものを購入する方が良いでしょう。高価ですが、オリジナルと同じように車に確実にフィットします。 もう1つのことはさらに重要です。メーカーはそのようなディファレンシャルを備えた車をテストし、車の潜在能力を真に引き出すためにそのタイプ(ディスクまたはスクリュー)と特性を選択しました。

逆説が起こります。特定の条件下では結び目の利点が欠点になります。

メーカーオプションがない場合は、ヘリカルディファレンシャルタイプの Torsen T2/Quaife を選択することをお勧めします。 T1 バージョンよりもシンプルではるかに安価ですが、同時に特性の点で大きな遅れはありません。 他の多くのメーカーも同様のディファレンシャルを提供しています。 このようなセルフブロックの利点の中には、高速でありながらソフトで予測可能な動作、車輪の幅広いトルク変化、優れた耐用年数と信頼性が挙げられます。 デフを選択する場合は、プリロードを 7 kg までに制限することをお勧めします。 そうしないと、摩耗の増加によりそのリソースが著しく減少します。 内部要素- 目立った運転配当を受け取らない。

プロレベルのオフロード競技やトラック競技に向けたトレーニングが必要な場合は、ディスクセルフブロックを選択することをお勧めします。 市場には同様のユニットが多数提供されています。 多くの場合、このようなセルフブロックには 10 kg の予荷重がかかります。 そのため、競技環境では優れた性能を発揮しますが、ロックアップが早すぎて過酷すぎるため、日常の運転では非常に実用的ではありません。 ディスク ディファレンシャルは、高度なプリロードを処理するのが簡単ですが、非常にすぐにたわみます。 復元するには、ユニットを取り外して完全に分解する必要があります。

クラス分け

ロック係数 (KB) は、スリップ制限付きディファレンシャルの 2 つの主な特性のうちの 1 つです。 KB は、遅れている車輪 (良好なトラクションがある) と先の車輪 (トラクションが失われた) のモーメントの比率を特徴付けます。 フリークロスアクスルディファレンシャルの場合、これは 1 に等しくなります。ディファレンシャルは常にアクスル間のトルクを均等に分割します。 セルフブロックの場合、KB の範囲は通常 1 ~ 5 です。つまり、このようなディファレンシャルは、係数を最大にすると、先行ホイールよりも後続ホイールで 5 倍のトルクを実現できます。KB をパーセンテージで表示するメーカーもあります。 特定のディファレンシャルの係数が 30% の場合、最高のグリップを備えたホイールにトルクの最大 65% を伝達できます (標準の 50% に残りの半分の 30%、つまり、さらに 15%) 。 KB が 70% の場合、このホイールは最大 85% の力を受けます (50% + 35%)。 デザインの特徴差分。 ウォーム (スクリュー) ユニットの場合、これは主にギアの歯の切削角度であり、ディスク ユニットの場合、これは摩擦クラッチの構成です。

他の 重要な特性ディファレンシャル - プリロード。 大きいほど、アセンブリ内の内部摩擦の初期モーメントが大きくなります。 基本的には KB と同じ機能に依存します。  しかし、現代のセルフブロックはますます設計に組み込まれています。 シム。 サイドギヤの間に配置され、サイドギヤをさらに拡張してプリロードを増加させ、あらゆる動作条件に合わせて調整できます。

ワッシャーを使用した設計のさらなる利点は、ディファレンシャルの寿命を延ばせることです。 時間の経過とともに、ウォームの歯と摩擦ディスクの摩耗は避けられず、ユニットの予圧と効率が低下します。 必要なワッシャーの数と厚さを選択すれば、同じく弱くなるスプリング円錐ワッシャーを交換すると、セルフブロックが再び活性化します。 プリロードが増加すると常にディファレンシャルへの負荷が増加し、必然的にディファレンシャルの摩耗が増加し、耐用年数が短くなるということを考慮することが重要です。

どのような条件でも完璧に機能する普遍的なメカニズムを作成することは、すべての設計者の夢です。 ただし、実際に紙の上で検証された解決策には、必ず独自の「ただし」が発生します。 時々、矛盾が起こります。特定の条件下では、結び目の威厳と主な目的が欠点になります。 典型的な例はフリーディファレンシャルです。

アキレス腱

ほとんどの車で使用されているフリー ディファレンシャルの問題を理解しやすくするために、車軸間の代表例を考えてみましょう。全輪駆動車の車軸間の対応物も同様に機能するためです。

回路は、車輪の 1 つがトラクションを失うまでスムーズに動作します。 たとえば、車の右輪がアスファルトの上にあり、左輪が氷の上にある場合です。 従来のディファレンシャルはその設計上、自由度が過剰でした。 氷の上に置かれた車輪は力なく回転しますが、アスファルトの上に置かれた車輪は動かないままです。

この問題を解決したいという願望により、エンジニアは強制ロックとセルフロックのリミテッド・スリップ・ディファレンシャル (LSD、リミテッド・スリップ・ディファレンシャル) を備えた 2 つの新しいタイプのディファレンシャルを開発しました。 2番目のグループはより広範囲に広がっています。 このようなディファレンシャルは自律的に動作し、外部ドライブを必要としません。 多くのスポーツカーやクロスオーバーに標準装備されています。 または、自分の車用に購入することもできます。 最も一般的なものは、ウォーム (スクリュー) とディスクです。

LSD ディファレンシャルは、その動作原理に応じて、トルクの変化によって作動するものと、角速度の違いによって作動するものの 2 つのグループに分類されます。 ネジのものは最初のものに属し、ディスクのものは2番目のものに属します。

ディスコ

ディスクセルフブロックには多くの設計オプションがありますが、その基本は同じです。2 つのフリクションディスクパックが従来のフリーディファレンシャルに追加されており、駆動輪の 1 つがスリップしたときにユニットを確実にブロックします。

各パッケージは、ディファレンシャル ハウジングとサイド ギアの 1 つの間に配置されます。 デザイン的には、摩擦クラッチに似ています。 パッケージ内のディスクの一部はサイドギヤと噛み合い、もう一方の部分はデフハウジングと噛み合います。 通常の車両の移動中 (たとえば、方向転換時)、クラッチは解放され、セルフ ブロックはいかなる形でも現れません。サテライトはさまざまな車輪速度を提供します。 しかし、ホイールの 1 つが滑ると、ディスク パックが圧縮され、サイド ギアが回転するディファレンシャル ハウジングと直接接続されます。

ディスクの主な圧縮は、アクスル ギアの軸方向の変位によって発生します。 後者は衛星歯車のように円錐形です。 このような歯車装置を介してトルクを伝達する場合、遠心力に加えて軸力も発生します。 彼女は歯車を分離しようとしています。 衛星はその軸に固定されており、動くことができません。 しかし、それらのハーフアクスル姉妹はホイールドライブのスプライン上で移動できるため、これが可能です。 ディファレンシャルの壁に向かって発散する結果、ギアはクラッチ パックを圧縮します。

一部のセルフブロックでは、クラッチの初期予圧はセミアキシャル ギア間のスプリングによって提供されます。 代わりに円錐形のスプリング リングを使用するものもありますが、これも一定の予圧を生成します。 複雑な中央ブロックを備えたデザインもあります (参照)。 図1)、たとえば車の急激な加速中に衛星の軸が変位すると、大きなハーフリングが緩み、クラッチパックが圧縮されます。 これは、ホイールがスリップしたときにサイドギアによる圧縮に加えて発生します。

ワームホール

ワームのセルフブロックの中で最も有名なものは です。 その名前は英語のトルクセンシティブという用語に由来しています。 この最初のタイプのディファレンシャル (T1) は 1958 年に発明されましたが、この設計の機能は今日に至るまで卓越したものとなっています。

T1 の設計はフリー ディファレンシャルとは大きく異なります。 通常の衛星の役割は、半軸歯車の上に密に「成長」した複雑なウォーム歯車によって演じられます。 その動作の特殊性により、ディファレンシャルをブロックすることができます。 実際、ウォーム ギヤは不可逆的です。トルク伝達は駆動リンク (ウォーム) から従動リンク (セミアキシャル ギヤ) へのみ可能です。 つまり、ホイールがスリップすると、高い摩擦力によりサイドギアがウォームを回転させることができなくなります。

Thorsen T1 本体には 3 対の横方向ウォーム (サテライト) があり、軸の端に沿って配置された別個の平歯車によって相互に接続されています。 同時に、各ウォームペアは半軸歯車と噛み合います。 車が曲がるとき、このすべての美しさがフリーディファレンシャルの衛星のように機能し、車輪速度に必要な差を提供します。 しかし、トラクションの喪失によりいずれかのホイールのトルクが変化すると、すぐにウォーム ギアがブロックされます。 さらに、「弱い」車輪が物理的に滑るという事態にも至りません。

トーセンの設計は、車軸上のトルクの変化に非常に敏感であるため、ディファレンシャルを瞬時にロックし、最高のグリップでホイールにトルクを加えることができます。

2 番目のタイプ (T2) のトルセンはより単純です。 1965 年に特許を取得したクアイフのセルフロック ディファレンシャルも同様の動作原理を持っています。 この設計の 1 つのバリエーションを次の図に示します。 スキーム3。 2 列のヘリカル サテライトがディファレンシャル ハウジング内に縦方向に配置されています。 それらのそれぞれは、独自の軸歯車と噛み合っています。 この場合、異なる列の衛星もペアで接続されます。 構造と動作原理において、この設計は Thorsen T1 のウォーム ギアを彷彿とさせますが、縦方向に配置されています。 このようなセルフブロックのモデルに応じて、3 ~ 5 対の衛星を搭載できます。

車が回転するとき、衛星の縦方向のパッケージは、従来の差動装置の関連するものと同じように機能します。 ホイールがスリップすると、ネジの噛み合い部分に軸方向の力と半径方向の力が発生します。 それらはサイドギアとそのサテライトを押し広げ、その端をディファレンシャルハウジングに押し付けているように見えます。 T1 スキームとは異なり、T2 ではワームは別々の軸に固定されておらず、一種の井戸の中に立っています。 その結果、多数の摩擦ペアが発生します。 第一に、これらはセミアキシャルギアとディファレンシャルウォールであり、第二に、衛星とその井戸です。 しかも縦横の壁に接するようにワームが突っ込んでくる。 これらすべての摩擦力が集合的にディファレンシャルをブロックします。

その代わりに

特定の車種にリミテッド・スリップ・ディファレンシャル (LSD) が装備されておらず、オーナーがオフロードでの信頼性を高めるため、またはレース トラックでの楽しみを増やすために LSD を入手したい場合、問題を解決する方法はいくつかあります。

セルフブロックの選択は、マシンの動作モードによって異なります。 これが日常の運転やさまざまな分野のアマチュア競技会である場合、最初に行う必要があるのは、車の既存の改造をすべて研究することです。 一部のバージョンには工場の組立ラインで LSD が搭載されていても、市場には供給されていない可能性があります。 この場合は中古品を探すこともできます。 新しいものを購入する方が良いでしょう。高価ですが、オリジナルと同じように車に確実にフィットします。 もう1つのことはさらに重要です。メーカーはそのようなディファレンシャルを備えた車をテストし、車の潜在能力を真に引き出すためにそのタイプ(ディスクまたはスクリュー)と特性を選択しました。

逆説が起こります。特定の条件下では結び目の利点が欠点になります。

メーカーオプションがない場合は、ヘリカルディファレンシャルタイプの Torsen T2/Quaife を選択することをお勧めします。 T1 バージョンよりもシンプルではるかに安価ですが、同時に特性の点で大きな遅れはありません。 他の多くのメーカーも同様のディファレンシャルを提供しています。 このようなセルフブロックの利点の中には、高速でありながらソフトで予測可能な動作、車輪の幅広いトルク変化、優れた耐用年数と信頼性が挙げられます。 デフを選択する場合は、プリロードを 7 kg までに制限することをお勧めします。 そうしないと、顕著な駆動効果が得られずに、内部要素の摩耗が増加するため、耐用年数が著しく短くなります。

プロレベルのオフロード競技やトラック競技に向けたトレーニングが必要な場合は、ディスクセルフブロックを選択することをお勧めします。 市場には同様のユニットが多数提供されています。 多くの場合、このようなセルフブロックには 10 kg の予荷重がかかります。 そのため、競技環境では優れた性能を発揮しますが、ロックアップが早すぎて過酷すぎるため、日常の運転では非常に実用的ではありません。 ディスク ディファレンシャルは、高度なプリロードを処理するのが簡単ですが、非常にすぐにたわみます。 復元するには、ユニットを取り外して完全に分解する必要があります。

クラス分け

ブロッキングファクター (KB)- リミテッドスリップディファレンシャルの 2 つの主要な特性のうちの 1 つ。 KB は、遅れている車輪 (良好なトラクションがある) と先の車輪 (トラクションが失われた) のモーメントの比率を特徴付けます。 フリークロスアクスルディファレンシャルの場合、これは 1 に等しくなります。ディファレンシャルは常にアクスル間のトルクを均等に分割します。 セルフブロックの場合、KB の範囲は通常 1 ~ 5 です。つまり、係数を最大にすると、このようなディファレンシャルは、後輪で先行輪の 5 倍のトルクを実現できます。

メーカーによってはKBをパーセンテージで表示している場合があります。 特定のディファレンシャルの係数が 30% の場合、最高のグリップを備えたホイールにトルクの最大 65% を伝達できます (標準の 50% に残りの半分の 30%、つまり、さらに 15%) 。 KB が 70% の場合、このホイールは最大 85% の力を受けます (50% + 35%)。

KB はディファレンシャルの設計上の特徴によって異なります。 ウォーム (スクリュー) ユニットの場合、これは主にギアの歯の切削角度であり、ディスク ユニットの場合、これは摩擦クラッチの構成です。

もう 1 つの重要な差動特性はプリロードです。 大きいほど、アセンブリ内の内部摩擦の初期モーメントが大きくなります。 基本的には KB と同じ機能に依存します。  ただし、最近のセルフブロックでは、設計にシムが組み込まれることが増えています。 サイドギヤの間に配置され、サイドギヤをさらに拡張してプリロードを増加させ、あらゆる動作条件に合わせて調整できます。

ワッシャーを使用した設計のさらなる利点は、ディファレンシャルの寿命を延ばせることです。 時間の経過とともに、ウォームの歯と摩擦ディスクの摩耗は避けられず、ユニットの予圧と効率が低下します。 必要なワッシャーの数と厚さを選択すれば、同じく弱くなるスプリング円錐ワッシャーを交換すると、セルフブロックが再び活性化します。 プリロードが増加すると常にディファレンシャルへの負荷が増加し、必然的にディファレンシャルの摩耗が増加し、耐用年数が短くなるということを考慮することが重要です。

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それで私はディファレンシャルを完全に分解して、それが実際にはスポーツ用ではないことに気づきました。理論的には、何らかの方法でそれを改善する必要がありますが、何かをする前に、自分が何をしているのか、なぜそれを行うのか、そしてどのような結果が得られるのかを理解する必要があります私の改善点から得ようとしています。 私はブロックの経験がまったくないので、それが何をどのように機能するかを理解し、感じることしかできません。そして、私のレースは予算プロジェクトであるため、スタッフを集め、何も変更せず、乗ってトレーニングし、そして試してみることが決定されました。それを改善するには...

それで、それがどのように機能するかを理解しましょう。ある人が情報を収集し、それを翻訳して投稿した良い投稿を見つけたので、共有します。
動作原理や角度、ディスクの数などのニュアンスを理解したい人はぜひ読んでください。

設計と動作原理:
クラッチディスクを使用したソールズベリーリミテッドスリップディファレンシャルの設計を見てみましょう。 このタイプのディファレンシャルは、クラッチ パック ディファレンシャル、ソールズベリー、パワーフローとも呼ばれます。

差分を主な構成要素に分けて分析してみましょう。
- ドリブンギヤ用のフランジ付きディファレンシャルハウジング ファイナルドライブ特別な縦方向の溝(ドライブスロット)。
- 2 つの圧力リング (スラストランプ)、外部ロックガイド (ドライブタップ) 付き。
- 外部ディスク (ステーター プレート)、外部ロック タブ付き。
- 内部ロックタブを備えた内部ディスク(クラッチ)。
- 皿バネ;
- 衛星 (2 または 4) (遊星歯車);
- アクスルシャフトの2つのベベルギア(サイドギア);
- 衛星軸 (十字)。

1 - 皿バネ ( は本体に寄り、内側は外側のリングに寄ります)。
2 - 外部ディスク (ディスク グループ「A」)。
3 - 内蔵ディスク (ディスク グループ「B」)
4 - 圧力リング

1 - 交差軸
2 - 圧力リング
したがって、ディファレンシャルハウジングの溝(ドライブスロット)には、ディファレンシャルハウジング内で後者が長手方向に移動できるように、2つの圧力リングが取り付けられています。 圧力リングの間には 4 つの衛星が取り付けられたクロスピース (衛星軸) があり、2 つのアクスル シャフト ギアと直接噛み合っています。 内輪はアクスル ギアのスプラインに取り付けられ、外輪はディファレンシャル ハウジングの溝に取り付けられ、すべて長手方向に移動する可能性があります。

動作モード「負荷時」(ドライブ)
メインギヤのドリブンギヤにトルクがかかる(トランスミッションに負荷がかかる)と、ディファレンシャルハウジング(項目1)からプレッシャーリング(項目3、7)にトルクが伝達されます。 次に、トルクは衛星ギアを介して車軸ギアに伝達されます。 このとき、衛星の軸 (横木) (位置 2) は、圧力リング (位置 3 と 7) の影響を受けて、衛星を異なる方向 (車の車輪の方向) に動かす傾向があります。 次に、圧力リングは、分散された力 Pax で外部 (位置 4) および内部 (位置 5) ディファレンシャル ディスクのグループに作用します。 また、外側のディスクはディファレンシャル ハウジングとしっかりと噛み合い、内側のディスクはアクスル ギアとしっかりと噛み合っているため、ディスクが一緒に圧縮されると、総トルクの一部がディスクを介して伝達されます。

無負荷動作モード (Coast)
そうしないと、アクセルペダルを放すと(トランスミッションがアンロードされ)、回転ホイールがトルクをディファレンシャルに戻します。 衛星の軸 - 十字 (位置 2) は圧力リング (位置 3 と 7) への影響を停止し、圧力リングは元の位置に近づきます。 次に、衛星軸が反対方向 (ホイールの回転方向) に作用し始め、圧力リングが再び分離します。 ただし、「無負荷」差分動作モードのディスクのグループには影響します。
分布荷重 (Pax - P axiel) は、加えられる回転モーメントの大きさ、角度「B」または「C」、圧力リングによって決まります。

フリクション ディスク (外部および内部) のグループを通過するトルクの量、およびそれに応じてディファレンシャルのロック効果は以下によって決まります。
1. ランプコーナー。
角度が鋭くなると、ディスクの圧縮力とディファレンシャルロック効果が増加します。
鈍い角度は、ディスクの圧縮力とディファレンシャル ロック効果を軽減します。 ランプ角度は90度。 理論的には、差動装置の動作には影響しません ( 完全な欠席ブロッキング)。 そしてランプ角度は30度です。 ディファレンシャルが完全にロックしてしまう可能性があります。
2. 外部ドライブと内部ドライブの数。 ディスクの数が多いほど、ブロック力も高くなります。 アクティブなディスクの最小数は 2 (内部および外部)、最大は通常 6 (内部 3 つと外部 3 つ) です。
4 つのディスクを使用すると、2 つのディスクを使用した場合に比べてブロッキング レベルが 2 倍になります。
3. プリロード。
内側と外側のディスクは、より硬い皿バネを使用するか、スペーサーを使用することで、事前に圧縮できます。

例:
右車輪が左車輪よりも速く回転し始める(滑り始める)と仮定しましょう。 この場合、デフアクスルシャフトの右側のギアがハウジングよりも速く回転し始めます。 ただし、ディファレンシャルがロックされている場合は、ロック用フリクション ディスクを使用してアクスル ギヤにブレーキがかかります。 デフアクスルシャフトの右ギアからのトルクの一部がハウジングに伝達されます。
このとき、左輪はスリップしません。 この場合、右側のアクスル ギアはディファレンシャル ハウジングよりも遅く回転し始めます。 ただし、ディファレンシャル ロックが発生した場合、ハウジングはクラッチのロック用摩擦ディスクを使用して、トルクの一部を左アクスル ギアに伝達します。
つまり、左側のアクスルギヤは、ロッキングクラッチ摩擦板群とディファレンシャルハウジングを介して、右側のアクスルギヤからトルクを受けます。

差動予圧(プリロード)
これは、車輪の側面から内部および外部の摩擦ディスクのグループに一定の静圧を生み出す皿バネ (項目 6) またはガスケットを使用して実行されます。 それらの。 負荷 (トルク) がない場合、またはゼロに近い場合、差動プリロードは所定量だけ差動装置をロックしようとします。 必要な張力(kg/cm2)の皿バネやスペーサーの枚数(厚さ)を交換することでプリロードを調整します。
設定されたプリロードの力の大きさは一定となり、デフの負荷(トルク)にはまったく依存しません。
したがって、差動ロック力の値は、次の 2 つの圧力に比例した値になります。
分散荷重(PAX)+予圧(プリロード)。

このように、リミテッド・スリップ・ディファレンシャルには多数の設定項目があります。 フルオープンディファレンシャルからフルエクストリームまで。

ドライブ(パワー)ランプ角とコーストランプ角の設定圧力リングをさまざまな組み合わせで変更することで構成されます。

私たちは私のブロックを攻撃し続けています...
私の場合、それを使って何ができるかについてはいくつかのオプションがあります。
1 。 ディスクは 2 つしかなく、これでは十分ではないため、ディスクの数を追加します。
しかし、一部の人のように単にディスクを詰めてボルトを締めるだけでは、これはすべて間違っています。少なくとも数枚のディスクを追加するには、すべてのディスクがそこに収まり、不必要なものがなくなるように内部の距離を増やす必要があります。プレストレス。
No.10とNo.3の追加ディスクの距離を旋盤で削れば、必要なものが得られると思います。

2 ランプの角度を調整することはできますが、角度が小さいほど効果的なコーナリングができるとは限りません。具体的にランプを選択し、どこで何が必要なのかを理解する必要があります。つまり、ブレーキ時や加速時にキッチン全体を感じる必要があります。

私の手は角を研ぎたくてうずうずしていますが、現時点でこれを行うのは私にとってまったく無駄です、分解して研ぐのに遅すぎるということはありません:) ディスクを追加します。もちろんすべてがクールですが、ディスクのコストはディスクあたり40〜50ユーロです。少なくとも内部 2 つと外部 2 つを追加する必要があり、これには 200 ユーロ + 交換スタッフがかかり、これも... つまり、予算内ではうまくいきませんが、「レース」には予算があります私にとって :)

新しいディスクを 2 枚注文し、すべてをクリーニングして組み立てを開始しました。

鉄のディスクを交換しませんでした。愚かにも裏返してしまい、摩耗した面が反対側になり、短い面は使用されませんでした。

これでクリーンなブロックが組み立てられました:)

また、私は、マシンの組み立てがシンプルで不必要なニップがなければあるほど、メンテナンスが簡単で安価になり、非常に曲がったスツールに座らなくてもトレーニングできるという結論に達しました:)
例として、シーケンシャルマシンが近くを動いていましたが、精神的なコストはかからず、歯は種子のように抜け落ちて落ちるだけです:(

ボディ自体がひどい状態だったので、ちょっといじって掃除してみたんですが、ああ、これは簡単な作業ではありません…。

インストールと起動は近日中に行われます:)
この情報がお役に立てれば幸いですが、それまではスターを押して新しいエントリーを待ってください。