Дифференциал. Самоблок LSD. Блокировка.
Начнем с простейшего, а именно с дифференциала. Что это такое.
Дифференциал переднего моста
Дифференциал — это механическое устройство, которое передает крутящий момент с одного источника (кардан) на два независимых потребителя (полуоси) таким образом, что угловые скорости вращения источника и обоих потребителей могут быть разными относительно друг друга (колеса проходят различную траекторию), а также дифференциа́л делит момент входного вала (кардан) между выходными валами (полуоси). Простыми словами при повороте путь колеса, которое едет по внутреннему радиусу меньше, чем путь колеса которое едет по внешнему радиусу, и скорость вращения внутреннего колёса должна быть меньше скорости вращения внешнего колеса, так вот диф и распределяет эти скорости через планетарный механизм с любым соотношением скоростей вращения колес. По этому авто спокойно управляется и на прямом участке и в повороте.
Но планетарный механизм имеет минус — планетарка передает крутящее усилие туда, куда легче. То есть когда два колеса едут по асфальту, то усилие распределяется одинаково что на правое что на левое колеса. Но когда одно колесо остается на твердой поверхности, а второе зависает в воздухе, либо в жидком болоте или на льду все усилие планетарный механизм перераспределяет туда, куда легче, то есть на колесо которое зависло в воздухе, в болоте или на льду. А колесо, которое на твердой поверхности усилие крутящего момента не получает.
Самоблокирующийся дифференциал, LSD (Limited Slip Differential — дифференциал с ограниченным проскальзыванием)
Внутри дифа стоят 2 набора фрикционных пластин, которые соединяют корпус дифа и полуоси. При вращении возникает сила трения между пластинами, которая сдерживает возникновению разницы вращения между полуосями (колесами). Но когда сила вращения больше силы трения пластин, вращение, как и в обычной дифе, передается на более легко легко вращаемое колесо. По этому при вывешивании одного колеса трения в LSD не достаточно, чтобы помочь второму колесу.
Hybrid LSD. Этот самоблок устанавливался на MPS, MMS и Challenger.
На этом фото Hybrid LSD в разобранном виде, не МПС, но ничем вообще, кроме размеров не отличается.
В нашем самоблоке, оси сателлитов параллельны полуосям. Сами сателлиты расположены в карманах корпуса. Парные сателлиты имеют не прямозубое зацепление, а еще одну гипоидную пару, которая расклиниваясь участвует в процессе блокировки. Если на пальцах, то из-за разности крутящих моментов на колесах в винтовом зацеплении возникают осевые и радиальные силы, прижимающие полуосевые шестерни и сателлиты торцами к корпуса, за счет этого получается усилие, которое обеспечивает частичную блокировку между полуосями. Наш самоблок неплохо справляется лишь в небольшой грязи, песку или на льду.
Проверка наличия и работоспособности LSD механизма
Поддомкрачиваем или вывешиваем задние колеса. Рукой резко крутим одной колесо (в любую сторону), если второе колесо крутиться в обратную сторону с той же скоростью +/-, то дифференциал в мосту стоит обыкновенный. Если второе колесо стоит на месте, еле-еле заметно крутиться в противоположенную сторону или еле-еле заметно крутиться в ту же сторону куда и то колесо которое сильно крутанули — механизм LSD мертвый. А если второе колесо крутиться в ту же сторону, даже с более медленной скоростью, то задний мост с рабочим LSD механизмом.
Блокировка дифференциала
Механизм блокировки превращает диф в обыкновенную муфту, которая жестко связывает полуоси (колеса) между собой. Для полной блокировки в дифе блокируется вращение сателлитов, либо есть блокировки где жестко соединяется между собой чашка дифференциала с одной из полуосей. Реализация блокировки происходит за счет давления — пневматического привода, который управляется из салона подключением компрессора.
Блокировка заднего дифференциала
Блокировка заднего дифференциала для MPS, MMS и Challenger — ARB RD212, старые номера ARB RD25 и ARB RD46.
Более досконально проверить подходит ли эта блокировка на ваше авто можно по следующим характеристикам:
Диаметр заднего дифференциала — 9″ (22,86 см)
Количество шлицов на полуоси — 28 (можно считать как со стороны дифа, так и со стороны колеса)
Количество болтов крепления главной пары (ведомой шестерни) — 12 шт.
Передаточное число главной пары — не имеет значение
Количество болтов крепления редуктора к мосту (чулку) — 10 шт. (10 мм)
Стоимость оригинальной ARB блокировки от 1000 до 1400 у.е. в зависимости от комплектации с компрессором или без.
Так же можно приобрести китайский аналог ARB блокировки с маркировкой RD212, RD25 и RD46, со стоимостью 400-500 у.е. + около 200 у.е. доставка из-под Небесной. И по отзывам не уступает оригиналу.
Блокировка переднего дифференциала
Блокировка переднего дифференциала для MPS, MMS и Challenger — ARB RD110.
Точнее проверить подходит ли эта блокировка на ваше авто можно по следующим характеристикам:
Диаметр переднего дифференциала — 8″ (20,32 см)
Количество шлицов на полуоси точно такое же как и на задних полуосях — 28 (можно считать как со стороны дифа, так и со стороны колеса)
Как задней, так и передней блокировки можно приобрести китайский аналог ARB с маркировкой RD110, с ориентировочно такой же стоимостью 400-500 у.е. + около 200 у.е. доставка из Китая, которая по отзывам не уступает оригиналу.
Уверенность на бездорожье жесткая блокировка увеличивает в 2 раза, так же как и проходимость вашего авто.
LSD дифференциал — что это, для чего нужен и как работает
LSD дифференциал — что это, как работает и какую помощь может оказать на бездорожье? Дифференциал повышенного трения LSD работает также, как и аналогичные автоматические неполные блокировки. Он срабатывает в тех случаях, когда колеса на одной оси начинают крутиться со слишком разной по отношению друг к другу скоростью. Чаще всего LSD дифференциал ставят на внедорожники и спортивные автомобили, но считать его 100% блокировкой и панацеей от застревания в грязи или диагонального вывешивания ошибочно.
LSD дифференциал — что это такое и откуда пошло
Обыкновенный LSD дифференциал
В пример еще можно привести LSD дифференциал Toyota — в определенный момент блокировка срабатывает и крутящий момент обеих валов сравнивается, становится одинаковым. Равные пропорции всё равно дают возможность завязшему колесу прокручиваться, но то колесо, которое имеет хорошее сцепление, тоже начинает крутиться и джип выезжает с засады на нормальное место (во многих, но далеко не во всех случаях).
Как работает LSD дифференциал и как делиться на типы
Нужно сразу отметить, что для нормальной работы этой блокировки требуется специальное, особенное масло для LSD дифференциала. Если лить туда обыкновенное масло, то узел долго не прослужит и проблемы могут возникнуть очень быстро. А, так как дифференциал LSD ремонтируется довольно сложно и (что даже важнее) очень дорого, то до такого лучше не доводить. Специальное масло непременно имеет на упаковке пометку, что оно подходит для соответствующих LSD блокировок.
Обыкновенный LSD дифференциал
Что касается типов LSD:
Классический — дифференциал чувствителен к разнице скоростей между валами, блокируя при определенном моменте. Это классическая блокировка, аналогичная вискомуфте. Применяется всё чаще, особенно во внедорожниках, так как лёгок в обслуживании и крайне прост по своей конструкции и принципу действия;
Традиционный — дифференциал срабатывает при разнице между передачей крутящего момента. Его уже почти никуда не устанавливают, встречается только на старых авто и то, чаще в нерабочем или полумертвом состоянии. Дифференциал LSD такого типа можно отнести к червячному типу, он блокирует автоматом при определенной разнице между КМ самого дифференциала и, непосредственно приводного вала.
Классический задний дифференциал LSD очень популярен, но на многих старых машинах доведен до ужасного состояния. В новые его тоже периодически устанавливают, но, как уже говорилось выше, его эффективность в серьезной грязи не очень высока. Многое зависит от прокладки между сиденьем и рулем, поэтому в умелых руках автомобиль лишь с такой блокировкой тоже способен на небольшие подвиги, но заменить 100% блокировку он не способен.
Также начинающие джиперы часто интересуются, как определить LSD дифференциал — делается это очень просто: задняя сторона машины домкратиться так, чтобы колеса отрывались от земли. Передняя часть авто при этом стоит на земле (не забывайте ставить под колеса противооткаты и держать авто на передаче в момент подъема). Колесо, которое оказывается в воздухе, можно попробовать покрутить. Если второе колесо крутится в ту же сторону, то у вас установлен LSD. Если второе колесо начинает крутиться в другую сторону, то в мосту или ничего нет, или дифференциал с блокировкой сломан и не функционирует. Также определить наличие или отсутствие LSD в мосту можно по наклейкам на самом узле или на арке водительской двери, но как показывает практика, чаще всего на старых авто такие наклейки не сохраняются.
Самоблокирующиеся дифференциалы LSD и масла для них
Добрый день, коллеги!
В данной статье кратко расскажу о самоблокирующихся дифференциалах LSD, а также о трансмиссионных маслах, которые я заливаю в редуктор заднего моста своего KIA Sorento, оснащенного таким дифференциалом.
Как известно, применяемый в редукторах автомобилей обычный, так называемый «открытый» или «свободный» дифференциал, имеет существенный недостаток, при проскальзывании одного из ведущих колес, он перераспределяет крутящий момент на это колесо, что обездвиживает буксующий автомобиль. Наверное, многие из вас видели такую картину, особенно зимой, когда одно из ведущих колес беспомощно буксует, а другое колесо не вращается, хотя и находится на менее скользкой поверхности.
Для устранения этого недостатка, инженеры внедряют в конструкцию трансмиссии различные блокировки. Блокировки могут быть как межосевыми (для полноприводных автомобилей), когда блокируется связь между осями колес, так и межколесными (для автомобилей с любым приводом), когда блокируется связь между колесами на одной оси. При этом, заблокированные колеса вращаются синхронно, вне зависимости от сцепления с дорожным покрытием, что часто позволяет автомобилю самостоятельно выбраться из дорожного плена.
Помимо жесткой ручной блокировки, также существуют различные виды автоматических блокировок. К ним относятся системы автоматического распределения крутящего момента между осями автомобиля, а также автоматические межколесные блокировки.
Автоматические блокировки, как межосевые, так и межколесные, часто реализуются в виде самоблокирующегося дифференциала той или иной конструкции. Часто его называют дифференциалом повышенного трения, или, в английском варианте, LSD (Limited Slip Differential — дифференциал с ограниченным проскальзыванием).
Вы, наверное, ранее уже слышали такие слова, как Haldex (Халдекс), Torsen (Торсен), Quaife (Квайф). Эти устройства используют механическую связь для перераспределения момента между источником момента и его потребителями (винтовые дифференциалы, многодисковые сцепления и др.). Также, для перераспределения момента может использоваться гидравлическая связь — вязкостная муфта (вискомуфта), а также многодисковая фрикционная муфта. Это все разновидности автоматических блокировок.
Наличие блокировок позволяет существенно повысить проходимость автомобиля. Как правило, жесткими блокировками оснащены серьезные внедорожники, а в более «гражданских» автомобилях (например, кроссоверах), чаще распространены автоматические блокировки.
В редукторах ведущих осей автомобиля, дифференциал LSD применяется в качестве автоматической межколесной блокировки. На покрытии с хорошим сцеплением, когда колеса не проскальзывают, он работает как обычный дифференциал. При проскальзывании одного из колес, дифференциал LSD автоматически блокируется, что повышает проходимость автомобиля.
Принцип действия LSD дискового типа хорошо продемонстрирован на видео:
Устройство такого дифференциала «вживую» можно посмотреть в этом видео (с 7:00):
Подробнее о самоблокирующихся дифференциалах можно посмотреть по ссылкам:
Часто мне задают вопрос, как выяснить, есть ли межколесный LSD в редукторе. Иногда наличие LSD указывается в спецификации к автомобилю, но можно попытаться определить его и самостоятельно. Обращаю внимание, что данный метод не универсальный и не 100% надежный, гораздо надежнее все-таки знать свою комплектацию.
Для определения, оснащен ли редуктор дифференциалом LSD, необходимо вывесить колеса этой оси и на нейтральной передаче покрутить одно из колес. Направление вращения вроде как любое, но обычно вращают по ходу движения.
— Если второе колесо при этом вращается в противоположную сторону с примерно той же скоростью, то LSD нет.
— Если второе колесо уверенно вращается в ту же сторону, LSD есть и он исправен.
— Если второе колесо остается неподвижным или еле вращается в любую сторону, то LSD есть, но он либо изношен, либо неисправен.
Для примера, см. видео, на данном автомобиле нет LSD (c 1:05):
Перейдем к маслам, применяемым для смазывания самоблокирующихся дифференциалов LSD. Не будем рассматривать вискомуфты, так как они, как правило, заправлены специальной силиконовой жидкостью на весь срок службы.
В автоматических блокировках с многодисковым сцеплением может применяться ATF — жидкость для автоматических трансмиссий. Примером может служить межосевая раздаточная коробка TOD производства BorgWarner, устанавливаемая на автомобили KIA Sorento, KIA Mohave, Huyndai Terracan. Спецификация применяемой ATF указывается в спецификации к автомобилю.
В самоблокирующихся дифференциалах, как правило, применяются трансмиссионные масла, разработанные специально для LSD. Их можно отличить по буквам LS или словам Limited Slip в названии масла. Если в какой-либо комплектации автомобиля применяется LSD, требуемый тип масла также будет указан в спецификации (рис.2).
При обслуживании своего KIA Sorento, в редукторе заднего моста которого применен LSD, я использую несколько таких масел:
1. Mobil Mobilube Syn LS 75W-90 GL-5. Сейчас это масло практически не встречается в продаже, скорее всего, снято с производства.
2. Mobil Delvac 1 Gear Oil LS 75W-90 GL-5. Предполагаю, что это масло пришло на смену предыдущему.
3. Castrol Syntrax Limited Slip 75W-140 GL-5.
4. Mannol MaxPower 4×4 75W-140 GL-5 LS.
Внешний вид канистр и описание см. на фото ниже.
PS. Иногда встречаю информацию, что в дополнение к маслам LS существуют отдельно некие присадки в масло, но я лично их не использую, поэтому здесь их не рассматриваю.
Всех с наступающим Новым Годом-2018, до новых встреч!
Дифференциалы повышенного трения (LSD)
Как известно, в гонках выигрывают те пилоты, которые теряют меньше времени на прохождение поворотов. Именно поэтому так много гоночных команд и инженеров делают всё возможное для увеличения скорости их прохождения.
В любом автомобиле стандартный дифференциал устанавливается для распределения энергии двигателя между ведущими колесами. Стандартный дифференциал передаёт энергию двигателя колесу, которое испытывает меньшее сопротивление кручению. Это позволяет ведущим колёсам в повороте вращаться с разной скоростью и тратить меньше энергии на сопротивление. Сопротивление возникает, так как колёса при повороте описывают разные окружности.
Однако, при прохождении поворота, когда автомобиль кренится на внешнюю сторону, происходит ослабление сцепления колёс внутренней стороны с дорогой. Колёса внутренней стороны «вывешиваются» из-за перераспределения веса, что вызывает избыточное вращение. Такая пробуксовка делает бесполезной попытку ускорения до тех пор, пока колёса не войдут в нормальное сцепление с дорогой. Дифференциал повышенного трения призван минимизировать такой вид пробуксовки.
Дифференциал повышенного трения
(дисковый тип)
Дифференциал повышенного трения по строению аналогичен нормальному дифференциалу.
Как Вы можете видеть, полуоси находятся в скользящем зацеплении с одной группой дисков (на картинке диск «В»), а корпус дифференциала с другой (на картинке диск «А»). Ось сателлитов заключена в камеру, созданную парой нажимных колец. Нажимные кольца находятся в скользящем зацеплении с корпусом. Передача момента от двигателя к полуосям происходит через распорные кольца, посредством зацепления дисков «А» с дисками «В». При появлении крутящего момента ось сателлитов «распирает» нажимные кольца, которые в свою очередь прижимают диски «В» к дискам «А». Таким образом, обе полуоси ведущего привода равномерно распределяют момент между колёсами. Степень прижима (блокировки) зависит от величины переданного двигателем крутящего момента. Этот эффект ограничивает проскальзывание разгруженного в сильном повороте колеса. Обеспечивая блокировку при ускорении и торможении, дифференциал повышенного терния работает как обычный при отсутствии передаваемого двигателем момента.
Виды дифференциалов повышенного трения (1 way, 1.5 way и 2 way)
Многие производители дифференциалов повышенного трения делят свою продукцию в соответствии с режимом работы на 1 way, 1.5 way и 2 way. Это деление зависит от вида разреза в камере под ось сателлитов. Форма разреза непосредственно влияет на работу ДПТ. 1 way означает, что из-за формы разреза блокировка дифференциала происходит только при ускорении. Дифференциал с индексом 2 way блокируется как при ускорении, так и при торможении. Дифференциал 1.5 way также как и 2 way блокирует и при ускорении и при замедлении, но блокировка при замедлении имеет более «мягкий» характер. Этот тип обеспечивает «щадящую» блокировку при торможении и лучше всего подходит для новичков, и менее эффективен, чем 2 way в профессиональном автоспорте. Самое эффективное применение данного типа — это ведущая ось переднеприводного автомобиля.
Краткий итог по типам ДПТ:
1. Применение типа 1.5 way целесообразнее всего на автомобилях для дорог общего пользования. Более мягкая блокировка при торможении позволяет плавно «смещать» автомобиль в повороте при замедлении (чем при использовании типа 2 way).
2. Применение типа 2 way обеспечивает оптимальную блокировку при ускорении и замедлении. Идеально подходит для дрифтинга, особенно для пилотов, которые предпочитают постоянную блокировку при прохождении поворотов. Основное применение типа 2 way — автоспорт.
Сравнение дифференциалов повышенного трения
На сегодняшний день существует большое количество типов ДПТ и их производителей.
Большинство дифференциалов повышенного трения применяемых в стандартной комплектации автомобиля, или опционно, имеют 2 сателлита. Такая конструкция не в состоянии обеспечить сильной блокировки, и скорее необходима для создания «спортивного» поведения автомобиля. Такая блокировка лучше, чем её отсутствие, но это не лучший вариант для профессиональных пилотов и для любителей дрифтинга.
Настоящий дифференциал повышенного трения должен иметь как минимум 4 сателлита. Во всём мире такая конструкция используется в ралли и в кольцевых автомобильных гонках. Линейность и степень блокировки ДПТ зависит от ряда параметров. Форма разреза камеры, размер дисков, коэффициент трения, порог срабатывания, характеристики смазочного масла — всё это влияет на характеристики ДПТ.
Виско-муфта, тип Торсена, винтовой тип — это типы ДПТ, которые устанавливают производители автомобиля. Эти типы широко распространены, так как имеют менее агрессивную степень блокировки и более просты в обслуживании, чем дисковые ДПТ. Однако, для достижения максимального контроля над автомобилем, например, в соревнованиях, производители автомобилей и тюнинг-ателье используют дифференциал дискового типа.
Дифференциал повышенного трения (LSD)
Дифференциал повышенного трения (Limited-slip Differential, LSD)
В стандартном дифференциале повышенного трения (далее L.S.D.), когда одно из колес теряет сцепление с дорогой, вся мощность и крутящий момент передается именно на это колесо, тогда как другое бездействует. Основная идея блокировки дифференциала — распределение мощности между колесами, когда одно из колес «теряет дорогу».
В Nissan Terrano/Patrol устанавливается дифференциал повышенного трения (опция) с использованием фрикционных дисков для снижения взаимного проскальзывания колес. Данная конструкция не обеспечивает 100% блокировки дифференциала заднего моста.
Поэтому наличие в мосту L.S.D. в спорте не даст сильных преимуществ (тут без принудительной/ручной блокировки не обойтись). Однако для большинства владельцев внедорожников наличие данного диффа существенно поможет в бездорожье и езде по заснеженному, скользкому и песчаному покрытию т.к. существенно улучшает сцепление с дорого.
Принцип действия:
Основа — взаимодействие дисков и колец. Диск крепится к шестерне полуоси, а кольцо на корпусе дифференциала. Если шестерня полуоси крутится со скоростью, иной чем, скорость корпуса дифференциала (он прикреплен к зубчатому венцу ведущей шестерни) то возникает вращение дисков между кольцами. Принцип трения в связке диск-кольцо-масло и положен в основу действия LSD.
При потере сцепления одного колеса с дорогой возникает разница скоростей между дисками и кольцами. Давление прижимает фрикционные диски к кольцам, и как следствие увеличивается сопротивление скольжению.
Как определить стоит ли L.S.D. в Вашем мосте?
1. по модельному коду.
2. опытным путем:
Все далее описанные способы производятся при нейтральном положении трансмиссии.
Для начала оторвите от земли любым доступным способом оба колеса моста. Если при вращении одного колеса моста, другое крутится в обратную сторону — в мосте ничего нет.
Либо второе. L.S.D., основанный на принципе дисков сцепления, достаточно быстро изнашивается и мост начинает работать просто как с открытым дифференциалом. В этом случае определить стоит ли там что-нибудь (особенно, если Вы приобрели подержанный автомобиль) можно только при вскрытии. Единственным утешением (учитывая что регулировкой моста толком никто не занимается) может служить то, что вам не придется тратится на покупку специального масла для мостов с L.S.D.
Если другое колесо крутится в ту же сторону — Вы счастливый обладатель дифференциала повышенного трения.
Применяемые масла и сроки замены
Учитывая особенность конструкции, данный дифф требует масло определенного типа. Если Вы зальете обычную трансмиссионку, то можете в дальнейшем продолжать ее лить т.к. Ваш мост стал обычным мостом и смена масло на специальное тут не поможет (вопрос времени конечно…).
Производитель рекомендует производить замену масла через каждые 20-40 тыс. км., в зависимости от условий эксплуатации.
