Дифференциал — это механическое устройство, компонент системы трансмиссии автомобиля, который выполняет следующую функцию — принимает вращательное усилие и распределяет его на 2 разнонаправленных потока.
Что такое преднатяг дифференциала
Автомобильный дифференциал занимается распределением крутящего момента от приводного вала к правой и левой осям. Дифференциал состоит из 4 конических шестерен. Она невелика по своим размерам. Если колеса вращаются с одинаковой нагрузкой, дифференциал распределяет силу вращения пополам (50:50).
Например, если одно колесо попадает на лед, дифференциал передает большее вращательное усилие на одно колесо и меньшее — на другое. Колесо, находящееся на льду, получает большую угловую скорость и становится ведущим, а колесо, вращающееся на асфальте, перестает получать скорость вращения и становится ведомым. Из-за этого крутящий момент передается только на одно колесо, а именно на то, которое (в данном случае) находится на льду, управляемость и проходимость автомобиля серьезно снижаются. Однако, чтобы сохранить управляемость и плавучесть, колесо на асфальте должно быть ведущим. Чтобы избежать этого ненужного эффекта, было изобретено устройство — автоматический дифференциал ограниченного скольжения.
Самоблокирующиеся дифференциалы
Дифференциал ограниченного скольжения состоит из многодискового дифференциала, вязкостной муфты, самоблокирующегося дифференциала Kvaif и дифференциала Thorsen, который блокируется автоматически без необходимости регулировки водителем кривошипа.
Разница между автоматическим дифференциалом и симметричным дифференциалом заключается в том, что автоматический дифференциал ограниченного скольжения имеет пакет подпружиненных фрикционных дисков.
Состоит автодифференциал из:
- приводные червячные передачи (полувалы);
- червячные редукторы с приводом (сателлиты).
Оси спутников и полуосей параллельны друг другу. Если одно колесо, скажем, правое, начинает вращаться медленнее, чем противоположное, полуось шестерни начинает вращаться медленнее и, соответственно, вращает сателлит 2 с той же угловой скоростью. Сателлит 2 передает вращение на сателлит 3. Сателлит 3 передает вращение на шестерню 4. Это приводит к разным угловым скоростям колес при повороте.
Из-за различных крутящих моментов в цилиндрическом редукторе возникают осевые и радиальные силы, которые прижимают шестерни 1 и 4 и сателлиты 2 и 3 своими концами к крышке дифференциала. Червячные сателлиты 2 и 3 прижимаются к поверхности отверстия, в котором они установлены. Возникающие при этом силы приводят к блокировке полуоси. Степень блокировки полуосей определяется коэффициентом блокировки.
Характеристики дифференциала самоблока:
- Коэффициент дифференциальной блокировки в % (CBD) (зависит от наклона зубьев, если это винтовая форма, или, если это диск, от угла чашки);
- Предварительный натяг замка в кг (это статическое сопротивление между двумя половинками).
CBD — это отношение моментов тормозящих сил к моментам тянущих сил, т.е. момент тормозящего колеса, деленный на момент колеса, вращающегося быстрее.
Преимущества самоблокирующегося дифференциала:
- Водителю не нужно включать самоблокирующийся дифференциал, все происходит автоматически.
- Устраняет пробуксовку при различных значениях сцепления колес с дорогой.
- Улучшает проходимость и динамику автомобиля на различных дорогах.
- Эффективность разгона увеличивается на различных дорожных покрытиях.
- Детали самоблокирующегося дифференциала и обычного дифференциала взаимозаменяемы.
- Ни одна полуось не сломана, так как нет полной блокировки колес.
- Отключение, или разблокировка, происходит при отпускании педали акселератора.
Самоблокирующиеся косозубые дифференциалы эффективно подходят для обычных автомобилей. Они прочны и надежны. Срок службы дифференциала с цилиндрической блокировкой такой же, как и у коробки передач. Активация и деактивация происходит плавно.
Симметричные дифференциалы
Чем выше коэффициент, тем лучше сцепление с дорогой. С другой стороны, при движении по ровной дороге на асфальте высокий дифференциал ухудшит управляемость и динамику автомобиля, так как крутящий момент отстающего колеса в несколько раз больше, что способствует выталкиванию автомобиля из поворота. Это приводит к повышенному износу резины из-за проскальзывания, нагрузке на приводные механизмы, снижению эффективности и увеличению расхода топлива.
Преднатяг дифференциала — это своего рода взаимный компромисс между комфортом вождения и тяговыми возможностями автомобиля.
Как устанавливается преднатяг
Преднатяг регулируется путем установки набора специальных пружинных шайб, которые раздвигают шестерни внутри муфты. Полный комплект этих специальных шайб, собранных вместе, имеет толщину 1 см, но все шайбы имеют разную толщину, чтобы можно было регулировать крутящий момент.
Чтобы отрегулировать преднатяг, потребуется:
- динамометрический ключ со стрелкой (вилочный ключ не подходит, так как его регулировка занимает много времени);
- набор пружинных шайб (колец);
- самодельная специальная деталь, из простой внутренней шестерни (отрезанный и приваренный к ней винт) — см. видео ниже;
Порядок регулировки преднатяга:
- Снимите блокировку дифференциала (запомните порядок). Сняв крышку, вытащите получервяк, затем узкую шестерню с большим внутренним отверстием, которая, однако, имеет обод, а затем те же пружинные шайбы. Вы можете вытащить сателлиты болтов (только преднатяг), чтобы посмотреть, насколько они изношены.
- Установите новые шайбы.
- Повторная сборка.
- Определите момент затяжки с помощью динамометрического ключа и специального бытового инструмента. Когда гаечный ключ начинает вращаться, в этот момент стрелка показывает момент затяжки.
Предварительное натяжение до 5 кг не расплющивает шайбы до плоского состояния, этот крутящий момент считается ресурсным. Замок с натяжением до 5 кг не теряет своих свойств около 4 лет. Каждый замок с натяжением потеряет около 1 кг натяжения в течение первых нескольких месяцев.
Эксперты рекомендуют, чтобы предварительная нагрузка на самоблокирующийся передний дифференциал была не более 5 кг, а на задний дифференциал — не более 7 кг. При максимальном значении, например, 9 кг, все пружинные шайбы уже будут сжаты, и эффект пружины будет утрачен.
Как выбрать преднатяг дифференциала
Можно установить преднатяг от 5 до 11-12, но эти максимальные значения установлены для спортивных автомобилей. Средняя величина составляет 7-8 кг.
Чем выше установленное значение, тем раньше и быстрее включается дифференциал. Это очень полезно при движении по бездорожью, но довольно опасно при движении по хорошей дороге. Это важно, если автомобиль имеет самоблокирующиеся колеса передней оси, так как это может привести к ненужным рывкам рулевого колеса.
Если автомобиль в основном используется на бездорожье, то более высокий преднатяг дифференциала будет отлично помогать преодолевать препятствия на дороге.
Если автомобиль в основном ездит по относительно хорошим дорогам, преднатяг следует установить меньше.
Подборка вариантов дифференциалов для Лада Гранта. При стандартном дифференциале колесо, поднятое домкратом и находящееся на земле, вращается. С новым самоблокирующимся дифференциалом Val-Racing с натяжением 6 кг поднятый автомобиль едет, потому что колесо, находящееся на асфальте, тоже вращается.
