Самоблоки: все, что вам нужно знать. Описание и характеристики блокировок дифференциала вал-рейсинг Блокировка без преднатяга устройство нюансы

Изучаем конструкцию основных типов самоблокирующихся дифференциалов. Какой самоблок (если он, конечно, не установлен на заводе) подойдет для вашего автомобиля?

Создание универсального механизма, идеально работающего в любых условиях, - голубая мечта каждого конструктора. Однако выверенное на бумаге решение на практике обязательно обрастает своими «но». Иногда случаются парадоксы: достоинство и главное предназначение узла в определенных условиях становятся его недостатками. Характерный пример - свободный дифференциал.

Ахиллесова пята

Для простоты понимания проблемы свободных дифференциалов, используемых на большинстве автомобилей, рассмотрим пример с их межколесными представителями - поскольку межосевые собратья на полноприводных машинах работают аналогично.

Схема работает гладко, пока одно из колес не теряет сцепление с дорогой. К примеру, когда правые колёса автомобиля стоят на асфальте, а левые - на льду. В силу своей конструкции обычный дифференциал имеет чрезмерную свободу. Стоящее на льду колесо будет беспомощно вращаться, а опирающееся на асфальт останется неподвижным.

Стремление решить проблему привело инженеров к созданию дифференциалов двух новых видов - с принудительной блокировкой и самоблокирующихся, повышенного трения (LSD, Limited-Slip Differential). Вторая группа получила большее распространение. Такие дифференциалы работают автономно и не требуют какого-либо внешнего привода. Их устанавливают серийно на многие спортивные легковые автомобили и кроссоверы. А можно самому приобрести и установить самоблок на свою машину. Самые ходовые - червячные (винтовые) и дисковые.

Дифференциалы LSD делятся на две группы по принципу действия: срабатывающие от изменения крутящего момента и от разницы угловых скоростей. Винтовые относятся к первой, а дисковые - ко второй.

Дискотека

Вариантов конструкции дисковых самоблоков масса, но основа их едина: в обычный свободный дифференциал добавлены два пакета фрикционных дисков, которые обеспечивают блокировку узла при пробуксовке одного из ведущих колес.

Каждый пакет расположен между корпусом дифференциала и одной из полуосевых шестерён. По конструкции он напоминает фрикционные муфты в автоматических коробках. Одна часть дисков в пакете находится в зацеплении с полуосевой шестерней, а другая - с корпусом дифференциала. При обычном движении автомобиля (например, в повороте) фрикционы разжаты и самоблок никак себя не проявляет: сателлиты обеспечивают разную частоту вращения колес. Но при пробуксовке одного из колес пакеты дисков сжимаются - и полуосевые шестерни обретают прямую связь с вращающимся корпусом дифференциала.

Основное сжатие дисков происходит за счет осевого смещения шестерней полуоси. Последние являются конусными, как и шестерни сателлитов. При передаче момента через такое зубчатое зацепление кроме центробежной силы возникает и осевая. Она стремится развести шестерни. Сателлиты закреплены на своих осях и не могут смещаться. Зато на это способны их полуосевые сёстры, ведь они подвижны на шлицах приводов колес. В результате расхождения к стенкам дифференциала шестерни сжимают свои пакеты фрикционов.

В некоторых самоблоках первоначальное поджатие фрикционов обеспечивает пружина между полуосевыми шестернями. В других вместо них использованы конические пружинные кольца, которые также создают определенный преднатяг. Есть конструкции с замысловатым центральным блоком (см. схему 1), в котором ось сателлитов при смещении, к примеру, во время резкого ускорения автомобиля разжимает большие полукольца - и они сдавливают пакеты фрикционов. Это происходит в дополнение к их сжатию полуосевыми шестернями при пробуксовке колеса.

Червоточина

Среди червячных самоблоков наибольшую известность получил дифференциал Torsen. Его название произошло от английского термина torque sensitive, «чувствительный к крутящему моменту». Такой дифференциал первого типа (Т1) был изобретен еще в 1958 году, тем не менее возможности этой конструкции по сей день остаются непревзойденными.

От свободного дифференциала конструкция Т1 отличается очень сильно. Роль привычных сателлитов играет замысловатая червячная передача, густо «наросшая» поверх полуосевых шестерен. Благодаря особенности своей работы она способна блокировать дифференциал. Дело в том, что червячная передача необратима: перенос момента возможен только от ведущего звена (червяк) к ведомому (полуосевая шестерня). То есть при пробуксовке колеса его полуосевая шестерня не сможет провернуть червяк из-за больших сил трения.

В корпусе Торсена Т1 закреплено три пары поперечных червяков (сателлитов), которые соединены между собой отдельными прямозубыми шестернями, расположенными по краям их осей. Одновременно каждый парный червяк находится в зацеплении со своей полуосевой шестерней. При движении автомобиля в повороте вся эта красота работает подобно сателлитам свободного дифференциала, обеспечивая необходимую разность частот вращения колес. Но как только момент на одном из колес меняется из-за потери сцепления с дорогой, червячная передача блокируется. Причем дело даже не доходит до физической пробуксовки «слабого» колеса.

Конструкция Торсена настолько чувствительна к изменению момента на осях, что мгновенно блокирует дифференциал, позволяя реализовать крутящий момент на колесе с лучшим сцеплением.

Torsen второго типа (T2) устроен проще. Похожий принцип работы имеет самоблокирующийся дифференциал Quaife, запатентованный в 1965 году. Одна из вариаций подобной конструкции показана на схеме 3. Два ряда винтовых сателлитов расположены продольно в корпусе дифференциала. Каждый из них находится в зацеплении со своей осевой шестерней. При этом сателлиты из разных рядов также соединены попарно. По архитектуре и принципу действия эта конструкция напоминает червячную передачу в Торсене Т1, но с продольным расположением. В зависимости от модели такого самоблока, в нем может быть от трех до пяти пар сателлитов.

При движении автомобиля в повороте продольный пакет сателлитов работает так же, как его сородичи в обычном дифференциале. При пробуксовке колеса в винтовых зацеплениях возникают осевые и радиальные силы. Они как бы распирают полуосевые шестерни и их сателлиты, прижимая их торцами к корпусу дифференциала. В отличие от схемы Т1, у Т2 червяки не закреплены на отдельных осях, а стоят в подобии колодцев. В итоге возникает целый ряд пар трения. Во‑первых, это полуосевые шестерни и стенки дифференциала, а во‑вторых - сателлиты и их колодцы. Причем червяки распирает в них так, что они контактируют со стенками в продольном и поперечном направлениях. Все эти силы трения суммарно блокируют дифференциал.

На своем месте

Если конкретная модель автомобиля обделена дифференциалом повышенного трения (LSD), а владелец хочет его заполучить, чтобы увереннее чувствовать себя на бездорожье или получать больше удовольствия от езды по гоночному треку, есть несколько путей решения проблемы.

Подбор самоблока зависит от режима эксплуатации машины. Если это обычная повседневная езда и любительские соревнования в различных дисциплинах, то первым делом нужно изучить все существующие модификации автомобиля. Возможно, что некоторые версии получают LSD на заводском конвейере, но не поставляются на наш рынок. В этом случае можно заказать самоблок по каталогу или поискать бывший в употреблении. Лучше брать новый: это дороже, но будет уверенность, что он встанет на автомобиль как родной. Еще важнее другое: производитель тестировал машину с таким дифференциалом, подбирал его вид (дисковый или винтовой) и характеристики, чтобы по-настоящему раскрыть потенциал машины.

Случаются парадоксы: достоинство узла в определенных условиях становится его недостатком

Если заводского варианта нет, то предпочтительнее взять винтовой дифференциал типа Torsen T2/Quaife. Он проще и значительно дешевле версии T1, но при этом не сильно отстает по характеристикам. Аналогичные дифференциалы предлагает масса других производителей. Среди достоинств такого самоблока - быстрое, но мягкое и прогнозируемое срабатывание, широкий диапазон изменения момента на колесах, внушительный ресурс и надежность. При подборе дифференциала рекомендуется ограничиться преднатягом до 7 кг. Иначе его ресурс будет заметно ниже из-за повышенного износа внутренних элементов - без получения заметных ездовых дивидендов.

Если же нужна подготовка под профессиональный уровень соревнований на бездорожье и треке, лучше выбрать дисковый самоблок. Рынок предлагает много подобных узлов. Частенько такие самоблоки имеют преднатяг от 10 кг. Благодаря этому они отлично работают в условиях соревнований - но при этом крайне непрактичны в повседневной езде, так как блокируются слишком рано и жестко. Дисковые дифференциалы проще переваривают высокую степень преднатяга, однако она достаточно быстро проседает. Для ее восстановления потребуется снятие и полная разборка узла.

КЛАССОВОЕ ДЕЛЕНИЕ

Коэффициент блокировки (КБ) - одна из двух основных характеристик самоблокирующегося дифференциала. КБ характеризует соотношение моментов на отстающем колесе (имеет хорошее сцепление с дорогой) и на забегающем (потеряло сцепление). Для свободного межколесного дифференциала он равен единице - дифференциал всегда делит крутящий момент между осями поровну. Для самоблоков КБ обычно составляет от 1 до 5. То есть при наивысшем коэффициенте такой дифференциал может реализовать на отстающем колесе в пять раз больше крутящего момента, чем на забегающем.Некоторые производители указывают КБ в процентах. Если конкретный дифференциал имеет коэффициент 30%, то он может передать максимум 65% момента на колесо с лучшим сцеплением (стандартные 50% плюс 30% от оставшейся половины, то есть еще 15%). Если КБ равен 70%, то этому колесу достанется до 85% усилия (50% + 35%).КБ зависит от конструктивных особенностей дифференциала. Для червячных (винтовых) узлов это в первую очередь угол нарезки зубьев на шестернях, а для дисковых - конфигурация фрикционов.

Другая важная характеристика дифференциала - преднатяг. Чем он больше, тем значительнее первоначальный момент внутреннего трения в узле. В основном он зависит от тех же особенностей, что и КБ. Однако современные самоблоки всё чаще имеют в своей схеме регулировочные шайбы. Они стоят между полуосевыми шестернями и дополнительно их распирают, увеличивая преднатяг, который можно подгонять под любые условия эксплуатации.

Дополнительный плюс конструкции с шайбами - возможность продлить жизнь дифференциала. Со временем неизбежен износ зубьев червяков и фрикционных дисков, который снижает преднатяг и эффективность работы узла. Замена пружинных конических шайб, которые тоже ослабевают, вновь взбодрит самоблок, если подобрать необходимое количество шайб и их толщину. Важно учитывать, что увеличенный преднатяг всегда повышает нагрузку на любой дифференциал, что неизбежно усиливает его износ и сокращает ресурс.

Ахиллесова пята

Стремление решить проблему привело инженеров к созданию дифференциалов двух новых видов - с принудительной блокировкой и самоблокирующихся, повышенного трения (LSD, Limited-Slip Differential). Вторая группа получила большее распространение. Такие дифференциалы работают автономно и не требуют какого-либо внешнего привода. Их устанавливают серийно на многие спортивные легковые автомобили и кроссоверы. А можно самому приобрести и на свою машину. Самые ходовые - червячные (винтовые) и дисковые.

Дискотека

Каждый пакет расположен между корпусом дифференциала и одной из полуосевых шестерён. По конструкции он напоминает фрикционные муфты в . Одна часть дисков в пакете находится в зацеплении с полуосевой шестерней, а другая - с корпусом дифференциала. При обычном движении автомобиля (например, в повороте) фрикционы разжаты и самоблок никак себя не проявляет: сателлиты обеспечивают разную частоту вращения колес. Но при пробуксовке одного из колес пакеты дисков сжимаются - и полуосевые шестерни обретают прямую связь с вращающимся корпусом дифференциала.

В некоторых самоблоках первоначальное поджатие фрикционов обеспечивает пружина между полуосевыми шестернями. В других вместо них использованы конические пружинные кольца, которые также создают определенный преднатяг. Есть конструкции с замысловатым центральным блоком (см. схему 1 ), в котором ось сателлитов при смещении, к примеру, во время резкого ускорения автомобиля разжимает большие полукольца - и они сдавливают пакеты фрикционов. Это происходит в дополнение к их сжатию полуосевыми шестернями при пробуксовке колеса.

Червоточина

Среди червячных самоблоков наибольшую известность получил . Его название произошло от английского термина torque sensitive, «чувствительный к крутящему моменту». Такой дифференциал первого типа (Т1) был изобретен еще в 1958 году, тем не менее возможности этой конструкции по сей день остаются непревзойденными.

Torsen второго типа (T2) устроен проще. Похожий принцип работы имеет самоблокирующийся дифференциал Quaife, запатентованный в 1965 году. Одна из вариаций подобной конструкции показана на схеме 3 . Два ряда винтовых сателлитов расположены продольно в корпусе дифференциала. Каждый из них находится в зацеплении со своей осевой шестерней. При этом сателлиты из разных рядов также соединены попарно. По архитектуре и принципу действия эта конструкция напоминает червячную передачу в Торсене Т1, но с продольным расположением. В зависимости от модели такого самоблока, в нем может быть от трех до пяти пар сателлитов.

На своем месте

Подбор самоблока зависит от режима эксплуатации машины. Если это обычная повседневная езда и любительские соревнования в различных дисциплинах, то первым делом нужно изучить все существующие модификации автомобиля. Возможно, что некоторые версии получают LSD на заводском конвейере, но не поставляются на наш рынок. В этом случае можно или поискать бывший в употреблении. Лучше брать новый: это дороже, но будет уверенность, что он встанет на автомобиль как родной. Еще важнее другое: производитель тестировал машину с таким дифференциалом, подбирал его вид (дисковый или винтовой) и характеристики, чтобы по-настоящему раскрыть потенциал машины.

Случаются парадоксы: достоинство узла в определенных условиях становится его недостатком

КЛАССОВОЕ ДЕЛЕНИЕ

Коэффициент блокировки (КБ) - одна из двух основных характеристик самоблокирующегося дифференциала. КБ характеризует соотношение моментов на отстающем колесе (имеет хорошее сцепление с дорогой) и на забегающем (потеряло сцепление). Для свободного межколесного дифференциала он равен единице - дифференциал всегда делит крутящий момент между осями поровну. Для самоблоков КБ обычно составляет от 1 до 5. То есть при наивысшем коэффициенте такой дифференциал может реализовать на отстающем колесе в пять раз больше крутящего момента, чем на забегающем.

Некоторые производители указывают КБ в процентах. Если конкретный дифференциал имеет коэффициент 30%, то он может передать максимум 65% момента на колесо с лучшим сцеплением (стандартные 50% плюс 30% от оставшейся половины, то есть еще 15%). Если КБ равен 70%, то этому колесу достанется до 85% усилия (50% + 35%).

КБ зависит от конструктивных особенностей дифференциала. Для червячных (винтовых) узлов это в первую очередь угол нарезки зубьев на шестернях, а для дисковых - конфигурация фрикционов.

Благодарим за помощь в подготовке материала «КПП Сервис» (www.vaz08–15.ru).

И так разобрал я полностью дифференциал и понял что он не совсем для спорта, по идее нужно его как то усовершенствовать, но перед тем как что то делать, нужно понять что ты делаешь, зачем это делается и каких результатов я пытаюсь получить от моих усовершенствований. Так как опыта c блоком у меня нет вообще, я только понимаю и чувствую что и как он работает, да и моя гонка это бюджетный проект, было принято решение собирать штат, ничего не менять, ездить и тренироваться, и затем уже пытаться его усовершенствовать…

Итак разберемся все же как он работает, наткнулся я на хороший пост, в котором человек собрал инфу, перевел ее и выложил, вот поделюсь ею и с вами.
Читать всем кто хочет понять принцип действия и нюансы углов, кол дисков и т.д…

Устройство и принцип работы:
Рассмотрим устройство самоблокирующегося дифференциала повышенного трения Salisbury Limited Slip Differential использующего диски сцепления. Этот тип дифференциала также известен как: Clutch Pack Differential, Salisbury, Powerflow.

Разберем дифференциал на основные составные части:
- корпус дифференциала с фланцем под ведомую шестерню главной передачи и специальными продольными пазами (drive slots);
- два нажимных кольца (thrust ramps), с внешними стопорными направляющими (drive taps);
- внешние диски (stator plate), с внешними стопорными лапками;
- внутренние диски (clutch) c внутренними стопорными лапками;
- тарельчатые пружины;
- сателлиты (2 или 4) (planet gear);
- две конические шестерени полуосей (side gear);
- ось сателлитов (крестовина).

1 - тарельчатая пружина (внешней стороной упирается в корпус, а внутреней во внешнее кольцо).
2 - внешний диск (группа дисков "A").
3 - внутренний диск (группа дисков "B")
4 - нажимное кольцо

1 - ось крестовины
2 - нажимное кольцо
Таким образом: в пазах (drive slots) корпуса дифференциала, установлены 2 нажимных кольца с возможностью продольного перемещения последних в корпусе дифференциала. Между нажимными кольцами располагается крестовина (ось сателлитов) с установленными на ней 4-мя сателлитами, которые находятся в непосредственном зацеплении с 2-мя шестернями полуосей. На шлицах шестерни полуосей установлены - внутренние кольца, а в пазах корпуса дифференциала - внешние кольца, и все с возможностью продольного перемещения.

Режим работы "под нагрузкой" (Drive)
При появлении крутящего момента (трансмиссия загружена) на ведомой шестерни главной передачи, корпус дифференциала (поз.1) передает крутящий момент на нажимные кольца (поз.3 и 7). Далее через шестерни сателлитов, момент поступает на шестерни полуосей. В это самое время, ось сателлитов (крестовина) (поз.2) под воздействием нажимных колец (поз.3 и 7), будет стремиться развести их в разные стороны (в направление колес автомобиля). В свою очередь нажимные кольца, будут воздействовать на группу внешних (поз.4) и внутренних (поз.5) дисков дифференциала, с распределенной силой Pax. А так как внешние диски находятся в жестком зацеплении с корпусом дифференциала, а внутренние с шестернями полуосей, то при сжатие дисков вместе, происходит передача через них некоторой части от общего крутящего момента.

Режим работы "без нагрузки" (Coast)
В обратном случае, при отпускании педали газа (трансмиссия разгружена), вращающиеся колеса станут возвращать крутящий момент дифференциалу. Ось сателлитов - крестовины (поз.2) прекратит свое воздействие на нажимные кольца (поз.3 и 7) и они сомкнуться в первоначальное положение. Далее ось сателлитов начнет воздействовать уже обратном направлении (направление вращения колес) и нажимные кольца вновь разойдутся. Но будут воздействовать на группу дисков в режиме работы дифференциала "без нагрузки".
Распределенная нагрузка (Pax - P axiel) зависит от: величины приложенного вращающегося момента, углов "B" или "C", нажимных колец.

Величина крутящего момента, проходящего через группу фрикционных дисков (внешние и внутренние) и соответственно блокирующего эффекта дифференциала зависит от:
1. Углов рампа.
Более острые углы, увеличивают силу сжатия дисков и эффект блокировки дифференциала.
Более тупые углы, уменьшают силу сжатия дисков и эффект блокировки дифференциала. Угол рампа в 90 гр. теоретически на работу дифференциала не влияет (полное отсутствие блокировки). А угол рампа в 30 гр. может вызвать полную блокировку дифференциала.
2. Количества внешних и внутренних дисков. Больше дисков - больше сила блокировки. Минимальное количество активных дисков 2 (внутренние и внешние), максимальное обычно 6 (3 внутренних и 3 внешних).
Использование 4-х дисков, увеличивает степень блокировки в два раза по сравнению с использованием 2-х дисков.
3. Преднатяга (preload).
Внутренние и внешние диски могут быть сжаты заранее при помощи использования более жесткой тарельчатых пружин или использовании прокладок.

Пример:
Предположим, что правое колесо начинает вращается быстрее (пробуксовывает) левого. В этом случае, правая шестерня полуоси дифференциала, начнет вращаться быстрее корпуса. Однако, в случае блокировки дифференциала, шестерня полуоси будет оттормаживаться при помощи замыкающихся фрикционных дисков. Часть крутящего момента от правой шестерни полуоси дифференциала будет переходить на корпус.
В это время, левое колесо не пробуксовывает. В этом случае, правая шестерня полуоси, начнет вращаться медленнее корпуса дифференциала. Однако, в случае блокировки дифференциала, корпус при помощи замыкающихся фрикционных дисков сцепления, будет передавать часть крутящего момента левой шестерни полуоси.
Одним словом, левая шестерня полуоси получает от правой шестерни полуоси крутящий момент, через группу замыкающихся фрикционных дисков сцепления и корпус дифференциала.

Преднатяг дифференциала (preload)
осуществляется с помощью тарельчатых пружин (поз.6) или прокладок, создающих постоянное статическое давление на группу фрикционных внутренних и внешних дисков со стороны колес автомобиля. Т.е. во время отсутствия нагрузки (крутящего момента) или близкой ее к нулю, преднатяг дифференциала будет стараться заблокировать дифференциал на заданную величину. Регулировка преднатяга осуществляется заменой тарельчатых пружин необходимого натяга (кг/см2) или количества (толщины) прокладок.
Величина силы установленного преднатяга, будет оставаться постоянной и абсолютно не будет зависить от нагрузки (крутящего момента) дифференциала.
Таким образом значение силы блокировки дифференциала, будет величиной порциональной двух давлений:
Распределенная нагрузка (PAX) + преднатяг (preload).

Таким образом, дифференциал Limited Slip Differential, располагает большим количеством настроек. От полностью открытого дифференциала до полностью экстремального.

Настройка углов рампы Drive(Power) Ramp Angle и Coast Ramp Angle будет заключаться в смене нажимных колец разных комбинаций:

Продолжаем ковырять мою блокировку …
В моем случае есть несколько вариантов что можно с ним сделать.
1 . Добавить количество дисков, так как их всего два, а этого мало.
Но просто напихав диски и закрутив болты как некоторые делают, это все не правильно, для того чтобы добавить хотя бы пару дисков, нужно увеличить расстояние внутри, чтобы эти все диски туда влезли и не было лишнего преднапряга.
Я думаю что сточив на токарном станке с деталей № 10 и №3 расстояние добавленных дисков, получиться то что нужно.

2 .можно поиграться с углами рампы, но не всегда меньшие углы дадут более эффектное прохождение поворотов, нужно конкретно подбирать их и понять где и какие они нужны, короче прочувствовать всю кухню на торможинее и на разгоне.

Руки чешутся точнуть углы, но делать это на данный момент мне просто бесполезно, разобрать и точнуть никогда не поздно:) Добавлять диски, все круто конечно, но диски стоят 40-50 евро за диск, а как минимум нужно добавлять два внутренних и 2 внешних, а это 200 евро + штатные по замену а это еще … короче не бюджетно получается, а "Гонка" у меня бюджетная:)

Заказал я 2 новых диска, почистил все и начал сборку.

Железные диски я не стал менять так как я тупо их перевернул, и затертая сторона пошла на другую сторону коротая не используется.

Вот и чистенькая блока собрана:)

Еще я прихожу к тому что чем проще собрана машина, без лишних ништяков, тем проще и дешевле она в обслуге, а тренироваться можно и не на сильно закорчеванной табуретке:)
Как пример рядом перебиралась секвенталка, которая стоит не мысленных денег, а зубья просто как семечки сыпятся и сыпятся:(

Так как сам корпус был в ужасном состоянии, пришлось над ним повозиться и почистить, ох не легкое это занятие…

Скоро установка и вваливание:)
Надеюсь инфа будет полезной, а пока жмем звезду и ждем новых записей!

Муфта преднатяга, зачем она нужна и как работает:

Вследствие срабатывания любого межколёсного самоблокирующего дифференциала винтового или кулачкового типа в трансмиссии автомобиля появляются кратковременные пиковые нагрузки, способствующие повышенному износу деталей трансмиссии. При работе "самоблока" на передней оси автомобиля может дополнительно создаваться толчковое усилие на рулевое колесо, что требует особой внимательности и навыков водителя и кратковременно резко снижает характеристики управляемости автомобиля.

Муфта предварительного натяга связывает между собой полуоси с определенным усилием, заданным значением преднатяга.
При превышении усилия полуоси проворачиваются относительно друг друга и механизм работает как обычная винтовая блокировка.
Муфта преднатяга дает следующие преимущества относительно обычного "самоблока":
- позволяет исключить возникновение пиковых нагрузок в трансмиссии автомобиля и на рулевом колесе;
- способствует более раннему срабатыванию блокировки в условиях движения, требующих повышенной проходимости автомобиля;
- при полном отсутствии момента на одном вращающемся колесе позволяет гарантированно подключать в работу второе неподвижное колесо этой же оси (ситуация трогания автомобиля с места в условиях диагонального вывешивания или при вывешивании одного колеса ведущей оси).

Рекомендуемые значения преднатяга:
Для автомобилей, используемых в повседневной эксплуатации
рекомендуемый преднатяг от 4.0кг до 7.0кг в задний мост.
На передний мост рекомендуется ставить не выше 7кг.

Блокировки червячные

Что такое самоблокирующийся червячный дифференциал?

Самоблокирующийся червячный дифференциал (самоблок) - устройство, которое позволяет частично компенсировать главный недостаток свободного дифференциала, а именно его полную беспомощность при наезде одного колеса на скользкое покрытие. По принципу работы, самоблокирующиеся дифференциалы можно разделить на два типа: speed sensitive, то есть срабатывающих от разницы в угловых скоростях вращения полуосей, и torque sensitive - срабатывающих от разницы передаваемого на полуоси крутящего момента. Для понимания работы самоблока сначала разберёмся с принципом работы обыкновенного 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 колёсам ведущего моста.

Принцип работы обыкновенного дифференциала

Почему для этого нужен дифференциал? В любом повороте, путь колеса оси, двигающегося по короткому (внутреннему) радиусу, меньше, чем путь другого колеса той же оси, которое проходит по длинному (внешнему) радиусу. В результате этого, угловая скорость вращения внутреннего колёса 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 колёс ведущего моста и передачи момента на единую ось обоих колёс, 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 передаёт крутящий момент на раздельные оси обоих колёс (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, ввиду физики устройства, у планетарного механизма есть очень нехорошее свойство: он стремится передать полученный крутящий момент туда, куда легче. Например, если оба колеса моста имеют одинаковое сцепление с дорогой и усилие, необходимое для раскручивания каждого из колёс одинаковое, дифференциал будет распределять крутящий момент равномерно между колёсами. Но стоит только появится ощутимой разнице в сцеплении колёс с дорогой (например, одно колесо попало на лёд, а другое осталось на асфальте), как дифференциал тут же начнёт перераспределять момент на то колесо, усилие для раскрутки которого наименьшее (то есть на то, которое 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, повышающего скорость вращения этого колеса. Естественно, это явление сильно ухудшает проходимость и управляемость автомобиля. Ведь по логике вещей, в рассмотренной ситуации момент желательно передавать на колесо, расположенное на асфальте, чтобы автомобиль мог продолжить движение.

В полноприводных автомобилях дифференциалом обычно оборудованы два моста, а зачастую 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 колёса рулевого моста (обычно переднего) имеют совсем другие угловые скорости, нежели чем колёса 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 распространённых схем для постоянного полного привода (Full time 4WD).

Возвращаясь к вышеописанному проблемному свойству планетарного механизма, интересно рассмотреть ситуацию, когда полноприводный автомобиль с межосевым дифференциалом одним из четырёх колёс попал на тот же лёд (или в скользкую яму). Что тогда произойдёт? 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 дифференциалу легче отдать момент на мост с прокручивающимся на льду колесом, нежели чем на мост, колёса которого имеют хорошее сцепление с дорогой и могут двигать автомобиль. В результате, весь крутящий момент от двигателя и коробки передач пойдёт на раскручивание единственного колеса, находящегося на льду. Остальные три колеса остановятся и не будут получать никакого крутящего момента от дифференциалов. Итог: из четырёх ведущих колёс осталось только одно, которое проскальзывает на льду - полноприводный автомобиль «застрял». Как же заставить дифференциалы передавать крутящий момент на колёса 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 блокировки дифференциала является передача необходимого крутящего момента обоим его потребителям (полуосям или карданам). Существуют принципиально разные методы решения данной задачи. В данном разделе мы рассмотрим способ частичной блокировки с помощью самоблокирующегося дифференциала. Другие способы частичной блокировки дифференциала можно посмотреть здесь, а с метод полной блокировки дифференциала можно ознакомится в разделе «Что такое принудительная блокировка?»

Самоблокирующийся червячный дифференциал типа «Квайф»

Автором этой конструкции является англичанин Rod Quaife. В данном случае, оси сателлитов параллельны полуосям. Сателлиты расположены в своеобразных карманах чашки дифференциала. При этом парные сателлиты имеют не прямозубое зацепление, а образуют между собой еще одну гипоидную пару, которая расклиниваясь, так же участвует в процессе блокировки.

Принцип работы cамоблокирующегося дифференциала

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

Когда одно из колес (например, правое) начинает отставать, связанная с ним полуосевая шестерня 4 вращается медленнее корпуса 1 и поворачивает входящий с ней в зацепление сателлит 5. Он передает движение связанному с ним сателлиту 5 из левого ряда, а тот, в свою очередь, на левую полуосевую шестерню 3. Так обеспечиваются разные угловые скорости колес в повороте. Благодаря разности 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 осуществляющие частичную блокировку. Степень блокировки определяется соответствующим коэффициентом.

Таблица подбора дифференциал VAL-RACING по преднатягу.

Информация по классам.

СТАНДАРТ (гражданское) - Использование автомобиля в городских условиях с выездами на природу, дачу и т.п. Активное использование в зимних условиях. Пробег до 30% по бездорожью.

ТУРИЗМ - Использование автомобиля для коммерческих целей и активного отдыха (ремонтные подразделения, экологические службы, МЧС, лесники, сельская медицина, охотники, рыбаки, туристы и т.п).

До 70% бездорожья. Бюджетный вариант на Ниву и УАЗ. Устанавливается одна блокировка на задний мост с коэффициентом блокирования 0,7.

СПОРТ - Участие в спортивных соревнованиях.

Для участия в автоспортивных мероприятиях ралли-кросс, раллийных или спринт гонках на переднеприводные автомобили желательно устанавливать дисковую блокировку.

Марка, модель автомобиля.	Стандарт		Туризм		Спорт
Марка, модель автомобиля.	Передняя ось	Задняя ось	Передняя ось	Задняя ось	Передняя ось	Задняя ось
ВАЗ 2101-2107		Тип А, ПН 4,5-6 кг/м		Тип А, ПН 5-7 кг/м		Тип М, ПН до 10 кг/м
LADA 4x4, Chevrolet NIVA		Тип А, ПН 4,5-6 кг/м	Тип B, ПН 5-6 кг/м	Тип А, ПН до 10 кг/м	Тип B, ПН 5-7 кг/м	Тип М, ПН до 10 кг/м
ВАЗ 2108-21099, LADA Samara, 110, Приора, Калина, Гранта*	Тип С, ПН 3,5-5 кг/м		Тип С, ПН 4,5-6 кг/м		Тип С, ПН до 10 кг/м
УАЗ "Спайсер"		Тип J, ПН 4,5-6 кг/м	Тип J, ПН 4,5-5,5 кг/м	Тип J, ПН 6-8 кг/м	Тип N, ПН 5-7 кг/м	Тип N, ПН 10 кг/м*
Газель, Соболь		Тип L , ПН 4,5-6 кг/м		Тип L , ПН до 10 кг/м
УАЗ "Редукторный"		Тип I, ПН 4,5-6 кг/м	Тип I, ПН 4,5-5,5 кг/м	Тип I, ПН 6-8 кг/м	Тип O, ПН 5-7 кг/м	Тип O, ПН 10 кг/м*

Тип A,C,B,J,I - соответствуют определенным маркам автомобилей и коэффициенту блокирования до 50% или 0,5.

Тип M,N,O - УКБ (увеличенный коэффициент блокирования) соответствуют определенным маркам автомобилей и коэффициенту блокирования до 7 0% или 0,7 .

Дисковая блокировка коэффициент блокировая до 90%, с возможностью настройки "Старт", "Тормоз" и "Универсал".

ПН- предварительный натяг.

* ВНИМАНИЕ! Натяг после 8,5кг/м может работаеть с некорторым характерным шумом. Выставляется только по желанию клиента в категории спорт. Шумы на высоких натягах не является гарантийным дефектом.

Таблица типов дифференциалов "VAL-racing" и моделей автомобилей.

Таблица "Применяемости самоблокирующихся дифференциалов "VAL-racing" в модельном ряду автомобилей".

Первая буква серийного номера.	Обозначение	Модель автомобиля	Тип дифференциала
А	2101		винтовой
М	2101УКБ	ВАЗ2101-07, (задний мост) LADA 4x4, Chevrolet NIVA, ВИС и ИЖ (задний привод).
E	2101СПОРТ	ВАЗ2101-07, (задний мост) LADA 4x4, Chevrolet NIVA, ВИС и ИЖ (задний привод).	Дисковый
С	2108		винтовой
F	2108СПОРТ	ВАЗ2108-99, LADA110, КАЛИНА, ГРАНТА, ПРИОРА (кроме АКПП), Самара, Богдан, ВИС(передний привод)	Дисковый
G	2108СC	ВАЗ2108-99, LADA110, КАЛИНА, ГРАНТА, ПРИОРА (кроме АКПП), Самара, Богдан, ВИС(передний привод)	Дисковый с приводом спидометра
V	2108У	ВАЗ2108-99, LADA110, КАЛИНА, ГРАНТА, ПРИОРА (кроме АКПП), Самара, Богдан, ВИС(передний привод)	винтовой, с увеличенным коэффициентом блокировки
В	2123		винтовой
S	2123УКБ	(Передний мост) Chevrolet NIVA	винтовой, с увеличенным коэффициентом блокировки
P	2123СПОРТ	(Передний мост) Chevrolet NIVA	Дисковый
J	3160	УАЗ мост "Спайсер" (устанавливается без регулировочного кольца); мост "Гражданский"	винтовой
N	3160УКБ	УАЗ мост "Спайсер" ; мост "Гражданский" (при установке, используется регулировочное кольцо).	винтовой, с увеличенным коэффициентом блокировки
I	469	УАЗ мост "Редукторный"	винтовой
O	469УКБ	УАЗ мост "Редукторный"	винтовой, с увеличенным коэффициентом блокировки
D	ОКА	для автомобилей ОКА	винтовой
L	ГАЗ	ГАЗЕЛЬ, СОБОЛЬ, БАРГУЗИН (устанавливается без регулировочного кольца)	винтовой
Н	(НОВИНКА)	для Opel Astra, Vectra, Kadet, Acsona, Calibra; Chevrolet Lanos, Lacetti; Daewoo Nexia, Nubira, Chevrolet Kruze(НОВИНКА)	винтовой
R	КПП MQ-200	для SKODA FABIA, VW POLO, SEAT IBICA (по специальному заказу)	дисковый
U	SUZUKI GRAND VITARA/Эскудо	для SUZUKI GRAND VITARA выпуска с мая1988-до мая 2005 года, с номерами кузова, оканчивающегося на 1 и 2 (ТА-01, ТD-02, TL-02). (ОГРАНИЧЕНИЯ смотри примечание); Chevrolet Tracker (1998-2004г.); MAZDA Proceed Levante (1991-1999г.)	винтовой
T	KIA SORENTO	для KIA SORENTO	винтовой
W	CITROEN (НОВИНКА)	для CITROEN, PEUGEOT с коробками (BE3 G/BOX)	винтовой

ПРИМЕЧАНИЕ: Дифференциал "VAL-racing" не устанавливается на SUZUKI GRAND VITARA :
1. Первые года выпуска (до1988) ;
2. Автомобили с механической коробкой передач, как правило с объемом двигателя более 2,4 литра. (Перед покупкой и установкой, требуется проверка возможности установки непосредственно на конкретном автомобиле)!
3. Особое ограничение - Витара XL-7 (пятидверная - удлинённый кузов).

Мы рассмотрели устройство свободного дифференциала и принцип работы винтового дифференциала повышенного трения. Во второй части мы рассмотрим устройство и принцип действия дискового дифференциала. Итак, дисковый дифференциал повышенного трения (далее ДПТ) состоит из тех же основных частей, что и «свободный» дифференциал, однако в его конструкции есть несколько отличий,

а именно добавлено два пакета стальных фрикционных дисков. Фрикционные диски в дифференциале 2х типов первые (обозначены синим цветом на рис. 1) через шлицевое соединение установлены на полуосевые шестерни и вращаются вместе с ними.

Вторые обозначены оранжевым на рис. 1 в свою очередь имеют «ушки», которыми устанавливаются в пазы на корпусе дифференциала и могут вращаться только вместе с ним. Диски могу свободно вращаться относительно друг друга, но если сжать их между собой с достаточным усилием, то между ними возникнет трение, которое приведет к частичной блокировке дифференциала. А это означает, что корпус дифференциала и шестерни полуосей (а с ним и полуоси) будут вращаться как одно целое.

С этой целью в пространство между шестернями полуосей в корпусе дифференциала установлена пластинчатая пружина, она стремится раздвинуть шестерни, таким образом сжимая пакеты фрикционных дисков с определенным усилием, даже когда дифференциал не вращается. Усилие, с которым пружина сжимает пакеты фрикционов называют «преднатягом» ДПТ. Так же роль пружины может выполнять тарельчатая шайба, которая устанавливается вместе с пакетом фрикционных дисков.

Однако одного лишь усилия пружины недостаточно для полной блокировки дифференциала. При работе дифференциала необходимое усилие сжатия фрикционов вырабатывают непосредственно шестерни полуосей и сателлиты. Дело в том, что эти шестерни конические. У них есть одна особенность: при передаче крутящего момента через коническую зубчатую пару в ней возникает не только окружная сила, но и радиальная, которая стремится «оттолкнуть» шестерни друг от друга.

Шестерни полуосей можуг продольно перемещаться по шлицам привода в определенных пределах.

Таким образом при передаче крутящего момента через коническую зубчатую пару сателлит-шестерня полуоси возникает радиальная сила, стремящаяся раздвинуть шестерни. Шестерня полуоси перемещается на шлицах полуоси сильнее сжимая пакет фрикционов.

Рассмотрим принцип работы ДПТ на примере, который мы рассматривали в первой части нашей статьи. Итак, левое ведущее колесо автомобиля попадает на покрытие со слабыми сцепными свойствами (лед, грязь, пятно масла, и тд.), однако теперь наш автомобиль оснащен дисковым ДПТ. Одно из колес с меньшим сцеплением начинает пробуксовывать, пускай это будет левое колесо. Полуосевые шестерни и сателлиты начинают вращаться относительно корпуса дифференциала и друг друга, между ними возникают радиальные силы, полуосевые шестерни раздвигаются, сжимая фрикционные пакеты. Для вращения правого колеса, находящегося на поверхности с лучшим сцеплением, требуется больший крутящий момент, а это означает что и возникающая в зубчатой паре сателлит- правая полуосевая шестерня раздвигающая (радиальная) сила будет больше, чем с левой стороны. Соответственно пакет фрикционов справа сожмется сильнее и дифференциал распределит больший крутящий момент на правое колесо, сцепление которого с покрытием как мы помним лучше.

С другой стороны, при прохождении поворотов, по крайней мере «на малом газу» ДПТ с небольшими значениями преднатяга ведёт себя почти как открытый дифференциал. «Почти» означает что описанные выше процессы в дифференциале хоть и возникают, т.к. шестерни полуосей движутся с разной скоростью, однако радиальные силы в парах сателлит- полуосевая шестерня в этой ситуации невелики, пакеты фрикционов сжимаются несильно и фрикционные пластины преодолевают силу трения, позволяя полуосям вращаться с разной скоростью. И тут важно понимать, что чем больший крутящий момент будет проходить через дифференциал к ведущим колёсам, тем сильнее будут сжиматься пакеты фрикционов, другими словами, чем сильнее давить на газ в повороте, тем сильнее будет блокироваться дифференциал.

Дисковые блокировки для ВАЗ

Выше мы рассмотрели устройство и принцип работы простейшего дифференциала повышенного трения дискового типа. Выпускаемые сегодня дисковые ДПТ для автомобилей ВАЗ имеют немного отличную конструкцию. Основные отличия видны из рисунка:

Как видно из рисунка ось сателлитов в таком ДПТ не закреплена жестко в корпусе дифференциала, а зажата между двух нажимных чашек, которые своими выступами входят в проточки в корпусе дифференциала, соответственно чашки могут вращаться только вместе с корпусом дифференциала, при этом имея возможность двигаться в проточках поступательно относительно корпуса дифференциала.

Нажимные чашки введены в конструкцию не только для передачи усилия от полуосевой шестерни к пакету фрикционов, но и для обеспечения заданных характеристик блокировки.

Итак, автомобиль едет прямо по дороге, дифференциал и вся его «начинка» вращаются как единое целое левое ведущее колесо автомобиля попадает на участок с плохим сцеплением и начинает буксовать. Полу осевая шестерня правого ведущего колеса при этом начинает проворачиваться относительно корпуса дифференциала, находящиеся с ней в зацеплении сателлиты придут в движение, в зубчатых парах возникнет радиальная сила, за счёт которой пакеты фрикционов начнут сжиматься. Всё как в предыдущем случае, однако есть одно важнейшее отличие на этот раз. Как мы помним, ось с сателлитами закреплена меж двух нажимных чашек, пазы в чашках выполнены фигурными:

Чашки могут раздвигаться, сжимая пакеты фрикционов. При разгоне на равномерном покрытии блокировка также будет срабатывать, но не за счёт радиальных сил в зубчатых парах сателлит-полуосевая шестерня, а только лишь за счёт стремления полуосевых шестерен, сателлитов и, главное, оси сателлитов провернуться относительно нажимных чашек. Ось сателлитов при этом будет давить на скошенные края пазов в чашках, раздвигая их, а чашки в свою очередь будут сжимать пакеты фрикционов. Интенсивность блокировки в таком случае зависит от крутящего момента, проходящего через дифференциал в данный момент и от угла наклона стенок посадочных пазов оси сателлитов в нажимных чашках. Сила, воздействующая на нажимные чашки от оси сателлитов одинакова для обеих чашек, а значит на оба ведущих колеса будет передаваться одинаковый крутящий момент от двигателя.

Данная конструкция ДПТ позволяет точно задавать характеристики блокировки дифференциала меняя профиль пазов в нажимных чашках, причём блокироваться, частично или полностью дифференциал может не только при разгоне, когда водитель нажимает на газ, но и на сбросе газа и при торможении двигателем, тут мы вплотную подходим к трём основным типам дисковых блокировок, которые чаще всего встречаются со следующими обозначаются:

1-WAY - у посадочных гнёзд нажимных чашек скошены только задние (относительно направления вращения дифференциала) стенки. Передние стенки образуют прямой угол с кромкой нажимной чашки, упираясь в них, ось сателлитов не раздвигает нажимные чашки. Такой дифференциал будет блокироваться только при разгоне автомобиля.
1.5 WAY - у посадочных гнёзд нажимных чашек скошены не только задние (относительно направления вращения дифференциала) стенки, но и передние, однако передние скошены под более острым углом. Такая блокировка будет работать как при разгоне, так и при торможении двигателем, однако при торможении она будет блокироваться слабее.
2 WAY - у посадочных гнёзд нажимных чашек скошены и задние и передние стенки, причём под одинаковыми углами. Такая блокировка будет работать как при разгоне, так и при торможении двигателем и блокироваться при этом одинаково интенсивно.

Дисковые ДПТ являются точным и относительно надежным инструментом при доработке автомобиля, благодаря своим характеристикам они позволяют эффективно передать тягу от двигателя к ведущим колёсам на любых покрытиях, а при использовании блокировок 1.5 и 2 WAY способны оказать позитивное влияние на управляемость автомобиля при торможении, прохождении поворотов.

Однако при всех своих достоинствах они обладают и рядом недостатков, в первую очередь это узел, подверженный износу, фрикционные диски истираются, и блокировка работает со временем хуже и хуже, а в какой-то момент потребует разборки и замены пакетов фрикционных дисков. Также при эксплуатации дисковых ДТП требуется заливать в них специальное масло, которое стоит дороже обычного. Момент срабатывания у дисковых блокировок наступает достаточно резко и, если это происходит при маневрировании на переднеприводном автомобиле, возможны довольно сильные рывки рулевого колеса, однако это зависит и от крутящего момента на колёсах. Так что минимизировать этот эффект можно, проходя повороты «на малом газу» и открывать газ уже на самом выходе из поворота.

Кратко подведем итоги всего сказанного выше:

Штатный дифференциал .

Распределяет момент между колесами в соотношении 50/50%. Установлен в автомобиле с завода.

Плюсы:

Хорошая управляемость автомобиля;

Низкий износ шин.

Простота управления автомобилем для водителя с любым стажем.

Минусы:

Если одно колесом пробуксовывает, то на второе колесо передается момент равный буксующему.

Разгон не эффективен если одно колесо, например, стоит на льду.

Плюсы:

Цена 5000 - 9000 рублей;

Выше проходимость автомобиля на покрытиях с разным коэффициентом сцепления по сравнению со штатным дифференциалом;

Распределяет крутящий момент между колесами вплоть до 30/70% при этом не мешает проходить повороты;

Мягкость срабатывания;

Надежность конструкции.

Минусы:

Со временем ослабевает преднатяг.

Применение:

Повседневное вождение, туризм, любительский спорт.

Плюсы:

Коэффициент блокировки меняется в широком диапазоне;

Управляемость автомобиля зависит от преднатяга;

Максимальное ускорение автомобиля на покрытием с различным уровнем сцепления.

Минусы:

Цена от 10 000 рублей;

Резкое срабатывание;

Высокая стоимость обслуживания.

Применяемость:

Автоспорт: кольцевые гонки, ралли, ралли кросс, дрифт.