Блокирование дифференциала существенно повышает проходимость автомобиля. В настоящее время применяются обычные шестеренчатые межосевые дифференциалы с принудительным или автоматическим блокированием.
Конструкции самоблокирующихся дифференциалов разнообразны и основаны на использовании различных принципов. В отличие от блокированного привода, с помощью которого перераспределение происходит вплоть до передачи всего крутящего момента на одно ведущее колесо или мост, самоблокирующиеся дифференциалы распределяют крутящий момент между мостами (или полуосями) лишь в определенном отношении. Отношение величины крутящего момента на отстающем валу (полуоси) к величине крутящего момента на забегающем валу называют коэффициентом блокирования.
Изменение величины указанного отношения конструктивно ставят в зависимость от разности скоростей вращения валов (полуосей) или от величины крутящего момента, передаваемого через ведущие колеса. Нередко выполняются конструкции, у которых перераспределение крутящих моментов между валами находится в зависимости от ряда параметров.
На фиг. 54 показан межосевой самоблокирующийся дифференциал автомобиля в раздаточной коробке, конструктивно совмещенной с коробкой передач. На фиг. 54, б показаны четыре основные детали дифференциала: кулачки 1, обойма кулачков 2, которая является ведущей частью коробки дифференциала, наружная 3 и внутренняя 4 обоймы, каждая из которых соединена с одной из полуосей дифференциала. Наружная и внутренняя обоймы имеют неодинаковое число кулачков. Обоймы 2, 3 и 4 соединяются посредством кулачков, имеющих возможность перемещаться в радиальном направлении в пазах обоймы 2.
Фиг. 54. Раздаточная коробка с межосевым самоблокирующимся; дифференциалом: а - продольный разрез раздаточной коробки; б - схема дифференциала; 1 - кулачки; 2 - обойма сухарей; 3 - наружная обойма; 4 - внутренняя обойма.
Если обойма 2 кулачков неподвижна, а вращается наружная обойма 3, то внутренняя обойма 4 вращается в противоположном направлении. Если неподвижна наружная обойма, а вращается обойма сухарей, то внутренняя обойма вращается почти с удвоенной скоростью в том же направлении, что и обойма 2. Это соответствует кинематическому взаимодействию деталей шестеренчатого дифференциала, у Которого при одной неподвижной оси другая полуось вращается с удвоенной угловой скоростью в том же направлении, что и коробка дифференциала. В то время как шестеренчатый дифференциал при разных скоростях вращения полуосей сохраняет почти неизменным распределение крутящих моментов, то кулачковый дифференциал вследствие значительного внутреннего трения изменяет распределение крутящего момента при разных угловых скоростях. При повышенном трении в механизме дифференциала обеспечивается неравное распределение крутящего момента, улучшается проходимость автомобиля на плохих дорогах, но создаются дополнительные потери на трение при движении на твердых дорогах в случае поворота и движения при неравных размерах ведущих колес.
Передача крутящего момента, передаваемого от двигателя к ведущим мостам в данной раздаточной коробке, производится с нижнего вала, что для автомобиля малой грузоподъемности нельзя признать рациональным.
Фиг. 55. Раздаточная коробка с симметричным межосевым дифференциалом автомобиля FWD типа 4X4
Известная раздаточная коробка двухосного автомобиля FWD с цепной передачей (фиг. 55) снабжена симметричным межосевым Дифференциалом с принудительным блокированием. Раздаточная коробка трехосного автомобиля этой же фирмы, выполненная с несимметричным межосевым дифференциалом, показана на фиг. 56. Крутящий момент с верхнего вала 1 раздаточной коробки бесшумной цепью 2 передается на нижнюю шестерню 3, соединенную с коробкой дифференциала 5. Ось сателлитов 4 дифференциала запрессована в гнезда коробки дифференциала. Малая шестерня 9 соединена с приводом на передний мост, а большая шестерня 7— с приводом на тележку задних мостов. Сателлиты 6 и 8 дифференциала, соединенные попарно, свободно сидят на оси сателлитов 4. Два сателлита 8 зацепляются с шестерней 9 привода переднего ведущего моста, а сателлиты 6 — с шестерней привода к тележке задних мостов. Крутящий момент, подводимый от двигателя через раздаточную коробку к оси сателлитов 4, передается блоком сателлитов 6 и 8 на шестерни дифференциала 9 и 7 и распределяется в определенном отношении между ведущими мостами автомобиля.
Фиг. 56. Раздаточная коробка с несимметричным межосевым дифференциалом автомобиля FWD типа 6x6: 1 - верхний вал; 2 - цепь; 3 - нижняя шестерня; 4 - ось сателлитов; 5 - коробка дифференциала; 6 - малая шестерня сателлита (Z = 18); 7 - большая шестерня привода к тележке задних мостов (Z=24); 8 - большая шестерня сателлита (Z=24); 9 - малая шестерня привода к переднему мосту (Z=12).
Передаточное число механизма дифференциала, определяющее распределение крутящего момента между ведущими мостами, зависит от конструктивных параметров передачи.
Равновесие блока сателлитов выражается равенством моментов окружных усилий относительно оси блока сателлитов:
где P1 и r1 — окружное усилие и средний радиус сателлита привода переднего моста;
Р2 и r2 — окружное усилие и средний радиус сателлита привода тележки задних мостов.
Передаточное отношение несимметричного дифференциала равно
где М1=P1R1 — крутящий момент, подводимый к переднему ведущему мосту;
М2=P2R2 — крутящий момент, подводимый к тележке задних мостов.
Без учета механических потерь в дифференциале получим следующее равенство:
Разделив равенство (1) на равенство (2) и приняв (фиг. 57)
Следовательно, передаточное отношение несимметричного дифференциала определяется двумя независимыми переменными аир, которые можно без особых ограничений изменять в широких пределах. Передаточное число может быть больше или меньше единицы. Если передаточное число равно единице, то крутящий момент поровну распределяется между передним и задними мостами.
Фиг. 57. Схема несимметричного межосевого дифференциала
Описанная схема дифференциала может обеспечить рациональное использование силы тяги по сцеплению при любом распределении веса по ведущим осям автомобиля. В частном случае межосевой дифференциал (фиг. 57) распределяет крутящий момент двигателя так, что 80% передается к тележке задних мостов и 20% — к переднему ведущему мосту. Несимметричный дифференциал в тяжелых дорожных условиях блокируется при помощи кулачковой муфты. Между ведущими мостами задней тележки трехосного автомобиля FWD межосевой дифференциал не устанавливается.
На фиг. 58 показана раздаточная коробка с несимметричным межосевым дифференциалом лесовозного тягача МАЗ-501. Крутящий момент распределяется в отношении 2:1 пропорционально отношению радиусов делительных окружностей солнечной шестерни и коронной шестерни внутреннего зацепления, расположенных на нижнем валу. Вследствие особых требований к сборке планетарных передач выбор и изменение указанного отношения ограничены. Однако такие межосевые дифференциалы широко распространены и применяются в ряде стран.
Фиг. 58. Раздаточная коробка с несимметричным межосевым дифференциалом лесовозного автомобиля типа 4X4 МАЗ-501
На фиг. 59 показана конструкция раздаточной коробки с несимметричным межосевым дифференциалом. Жесткость опор передачи достигнута применением неразъемного картера, а сокращение размера по длине получено ценой размещения шестерен дифференциала внутри шестерни раздаточной коробки. Раздаточная коробка позволяет производить дифференциальное распределение крутящего момента, блокирование привода(и полное отключение переднего моста.
Фиг. 59. Раздаточная коробка с несимметричным межосевым дифференциалом трехосного автомобиля типа 6x6
На фиг. 60 показана раздаточная коробка с несимметричным межосевым дифференциалом фирмы «Магирус-Дейтц» (Западная Германия), устанавливаемая на тяжелом грузовом автомобиле типа 4X4 «Магирус-Дейтц-А6500». Указанные раздаточные коробки применяются совместно с коробками передач тракторного типа, т. е. с коробками передач без прямой передачи и с отбором мощности с нижнего вала. Такое конструктивное решение существенно повышает к. п. д. автомобиля при его работе на промежуточных передачах.
Фиг. 60. Раздаточная коробка без демультипликатора фирмы «Магирус-Дейтц»
В Западной Германии практикуется изготовление многоосных магистральных тягачей типа 4X4 с мощными двигателями, предназначенных для буксирования автопоездов. На таких тягачах нередко устанавливают раздаточные коробки без демультипликатора (фиг. 61).
Фиг. 61. Раздаточная коробка с несимметричным межосевым дифференциалом автомобиля типа 4x4 фирмы «Магирус-Дейтц»
Комментарии к этой статье