Блокировка дифференциала на ниву

Блокировки с вискомуфтой

Это наиболее распространенная блокировка. Она базируется на симметричной планетарной схеме. Работа основана на взаимодействующих между собой конических шестеренках. Важным элементом данной конструкции является специальная герметичная полость. В ней воздушно-силиконовая смесь. Механизм связан с полуосями за счет пакетов дисков.

Если авто с полным приводом двигается с какой-то постоянной скоростью по достаточно ровной поверхности, то дифференциал с такой блокировкой передает крутящий момент к передней и задней оси в пропорции 50:50. Если же один из пакетов будет вращаться быстрее, то за счет повышенного давления в герметичной емкости вискомуфта начнет тормозить пакет. За счет этого выровняются угловые скорости. Дифференциал заблокируется.

Среди главных достоинств этой системы можно выделить ее простоту и малую стоимость. Именно за счет этих факторов механизм получил такое широкое распространение в современных внедорожниках. Если говорить о недостатках, то автоматическое блокирование осуществляется не полностью и существует риск перегрева системы, если блокировка эксплуатируется достаточно долго.

Система Trosen

Вот еще одна блокировка межосевого дифференциала. Что это такое? Она представляет собой корпус, две полуосевые шестеренки с сателлитами и выходными валами. Считается, что блокировка такого типа наиболее эффективная и совершенная. Нередко данную систему можно увидеть на новых внедорожниках европейского и американского производства.

В основе лежат червячные колеса в количестве двух пар. В каждой паре имеется ведущее и ведомое колесо – полуосевое и сателлит. Принцип действия основан на особенностях червячных шестерен. Если каждое колесо имеет одинаковое сцепление с дорогой, тогда блокировка не будет задействована, а дифференциал будет работать в обыкновенном режиме.

Включение блокировки межосевого дифференциала осуществляется, если одно колесо начнет вращаться быстрее, чем остальные. Сателлит, связанный с колесом, будет пытаться крутиться в обратную сторону. В результате червячная шестерная перегружается и тем самым блокируются выходные валы. Освободившийся крутящий момент передается на другую ось и значения крутящего момента таким образом выравниваются.

В чем плюсы данной системы? Главным преимуществом такой блокировки считается максимальная скорость срабатывания и очень широкий диапазон распределения крутящего момента с одной оси на другую. Среди прочих плюсов можно выделить, что данные блокировки не ведут к перегрузке тормозных систем. Минус один – это сложность данной конструкции. Кстати, схожую блокировку можно увидеть на ГАЗ-66.

Chevrolet Niva — ВАЗ 2123)) эксперимент ›
Бортжурнал ›
установка принудительной пневмоблокировки в РПМ

как известно, основная болячка в ниве в плане проходимости — это боязнь диагональных вывешиваний (клиренс — номер два, три — запас по мощности). такие места надо проходить или ходом или… со штатным дифференциалом будут крутиться два вывешенных колеса, а машина будет стоять на месте и экипаж будет испытывать это такое знакомое неловкое чувство — вроде и на «внедорожнике», вроде и не сильно засадное место, а машина беспомощно крутит колесьями и не едет практически на ровном месте) именно при таком раскладе, я на одних из соревнований развалил задний редуктор — когда на перегибе горки (ходом нельзя было пройти), при подъезде к точке поймал диагональ и почти на ровном сухом месте машина беспомощно не ехала. причем в таком случае крутить сильно колесья нельзя, т.к. в таком случае контактные напряжения на зубьях двух сателлитов штатного дифференциала превысят их прочность и они банально раскрошатся и лопнут — что и произошло у меня — машина стала переднеприводной.

меня сие соответственно категорически не устраивало — ни из-за «надежности» двухсаттелитного дифференциала, ни из-за «беззащитности» перед диагональным вывешиванием. на данный момент решений сего есть несколько — установка т.н. «самоблокирующихся» дифференциалов, заварка дифференциала сваркой наглухо и установка принудительных блокировкой дифференциалов.

установка самоблокирующихся дифференциалов имеет как свои плюсы, так и минусы. к плюсам можно отнести достаточную надежность и простоту самого дифференциала, к минусам — что срабатывание большинства дифференциалов (а в основном распространены ранее были винтовые (они же червячные), это сейчас стали появляться и шариковые и типа лок-райт) не всегда прогнозируемо, более того, резкое срабатывание некоторых дифференциалов может привести к поломке палок\шрусов. кроме того, при установке таких дифференциалов в РПМ возможно непривычное поведение машины на скользких\неоднородных грунтах на асфальте — с большим преднатягом в снег можно в повороте уехать прямо, усилие на руле больше, руление становится чуть сложнее.

в итоге, оптимальным решением для установки в РЗМ я выбрал винтовой самоблок с преднатягом в 8,5 кг (пока так, возможно далее там будет лок-райт) и установки в РПМ принудительной блокировки дифференциала — она более надежная, чем два сателлита штатного дифференциала и ее включение очень даже прогнозируемое — по нажатию кнопки. на момент приобретения на рынке были только пневматические принудительные блокировки питерского производителя. и вот, года три назад такая блокировка вместе с пневмосистемой была приобретена и все это время пылилась на полке в ожидании часа установки) и вот этот час, как ни странно, настал))

если вы думаете, что при установке высокотехнологичной принудительной блокировки, являющейся хай-теком в нивоводстве, основным инструментом у вас будут микрометры, динамометрические ключи и другой точный инструмент — вы сильно заблуждаетесь)) основным инструментом при установке такой блокировки является… болгарка!))) и так по ходу поэтапно:

берем старый корпус РЗМ и сверлим в означенном на картинке месте отверстие под пневмофитинг и нарезаем резьбу метчиком:

отверстие под пневмофитинг

далее сажаем пневмофитинг на место именно так, как на картинке (верх\низ) и фиксируем фиксатором резьбы. вид снаружи:

пневмофитинг снаружи

изнутри пипка выглядит так:

пневмофитинг внутри

далее ставим ведущую шестерню (в народе именуемую морковкой):

РЗМ с морковкой

далее, ставим сам дифференциал с посаженной ведомой шестеренкой и прикручиваем пневмопривод не затягивая. согласно инструкции по установке, он может становиться по разному, у меня встал как на картинке — гроверы и дополнительные шайбы СНИЗУ кронштейна пневмопривода:

установка дополнительных шайб и гроверов

в итоге получаем вот какую картину сбоку — муфта со штифтами перекошена относительно горизонтальной оси дифференциала, что потенциально может приводить к ее невключению или подклиниванию. перекос обусловлен упиранием нижней части муфты в бугель корпуса редуктора:

вид сбоку

вторая обнаруженная штука — верхняя пластина пневмопривода не до конца садиться и упирается в другую пластину:

еще один нежданчик

закрываем днище редуктора (с морковкой и подшипником) картоном от металлической пыли (потом обязательно протереть тряпкой вымоченной в бензине), берем в руки болгарку со сточенным до минимума кругом и начинаем стачивать нижнюю часть бугеля примерно вот до какого состояния:

нижняя часть бугеля

целевая модель — муфта пневмопривода стоит перпендикулятно горизонтальной (в данном случае) оси редуктора:

перпендикуляры

количество выработки можно оценить по этой картинке:

количество выработки при взгляде сверху

так же болгаркой подправляем пластину, чтоб она ни за что не цеплялась и пневмоцилиндр полностью уходил:

доработка пластины

соответственно болгаркой стачиваем и верхнюю часть бугеля:

верхняя часть бугеля

вся хренототень в сборе с приводом сбоку выглядит так:

вид с боку

а сверху эта хренатотень в сборе выглядит так (не спешите все обтягивать, просто наживите и чутка притяните — впереди еще много сюрпризов!)):

вид сверху

протягиваем пневмопровод внутри редуктора:

пневмопровод внутри редуктора

далее необходимо убедиться, что заливная пробка не входит далеко в редуктор и при ее затяжке она не упрется в пневмопривод и не свернет его (бывали и такие случаи):

заливная пробка с неожиданного ракуса)

начинаем тулить собранный РЗМ в СРПМ. и тута обнаруживаем, что он туда ну никак не хочет садиться — упирается болтами и краями пневмопривода в обод СРПМа внутри. берем жену болгарина и делаем выработку на ободе в соответствии с картинкой:

доработка обода СРПМа

ура! теперь то он должен встать! начинаем тулить — и тут обнаруживаем, что редуктор в сборе упирается болтами бугеля… в дальнюю стенку СРПМа яблоко) и до конца не садиться, так, чтобы его можно было прикрутить без щелей. опа-на. начинаем думать. при ближайшем рассмотрении, оказывается что… болты на бугеля бывают разные — крупные и чуть поменьше. подтачиваем чутка яблоко внутри болгаркой и меняем болты на бугелях на меньшие — как на картинке (сравните с болтами на картинке выше):

замена болтов

собственно картина внутри СРПМа после всех подпиливаний, допиливаний и манипуляций выглядит так:

СРПМ после манипуляций

собираем-таки редуктор внутри СРПМА. собственно с самим СРПМом тоже пришлось помахать болгаркой, но это тема одного из предыдущих отчетов. после окончательной сборки внутри СРПМа убеждаемся через заливное отверстие в нормальной работе блокировки:

контроль работы

некоторые замечания по установке:
— все резьбовые соединения при сборке фиксируем анаэробным фиксатором резьбы
— после сборки обязательно контролируем легкость включения блокировки
— внимательно читаем инструкцию по установке в части настройки

в следующей серии марлезонского балета смотрите отчет об установке пневмосистемы под капот ШНГ)

Блокировка дифференциала.
Половина пути

Изобретатель
Петербургский инженер Георгий Козлов уже знаком нашим постоянным читателям. В свое время мы рассказывали о его работе над роторно-поршневым дизельным двигателем для малой авиации. На изобретение был получен европейский патент, опытный образец проходил стендовые испытания, но для доведения мотора до серийного производства не хватило ни собственных средств, ни денег родственников, ни выданной части обещанного государственного гранта. Платить за продление патента стало нечем. Наработками нашего соотечественника с удовольствием, законно и абсолютно бесплатно воспользовались западные компании.

Вывешенное колесо будет крутиться на месте, пока бензина хватит. Фото: Георгий Козлов

Но не сидится изобретателю без дела. Новое его изобретение состоялось из-за куда более «приземленного» желания порыбачить и отдохнуть в хорошей компании и в хорошем (т.е. труднодоступном) месте. Внедорожных способностей имевшейся в наличии старенькой «Нивы» явно не хватало. После изучения вопроса и относительно несложных станочных и слесарных работ машина поехала по буеракам значительно увереннее, а ее «модернизатор» получил очередной патент — на сей раз на «самоблокирующийся дифференциал с дополнительными свободными сателлитами».
Зачем это надо?
Рискуем обидеть грамотных автомобилистов, но не можем вкратце не пересказать факты из учебника для автошколы. Не все же были отличниками. У первых автомобилей ведущие оси делали целиковыми: оба колеса постоянно вращались с одинаковой скоростью. Вскоре выяснилось, что в поворотах на твердом покрытии машина ведет себя несколько «неадекватно», шины ведущих колес быстро изнашиваются, ломаются детали привода и сами оси. Примитивный анализ показал, что в повороте «наружное» и «внутреннее» колеса описывают дуги разной длины, следовательно, должны иметь разные скорости вращения. Жесткая целиковая ось не давала такой возможности, что приводило к проскальзыванию колес, а то и к поломкам в наиболее нагруженных точках. Решением проблемы стало изобретение межколесного дифференциала — механизма, при определенных условиях допускающего разные угловые скорости колес одной оси.

Фото: Георгий Козлов

Ось разрезали пополам и на образовавшиеся торцы установили конические шестерни. Между ними на общей перпендикулярной оси разместили пару сателлитов — шестеренок меньшего размера, входящих в зацепление с шестернями полуосей. Колеса получили свободу относительно друг друга. Этот набор шестерен окружили корпусом, в котором закрепили концы оси сателлитов. Теперь, вращая корпус с помощью конического редуктора или даже ремня или цепи, можно заставить колеса вращаться. Когда оба колеса едут по достаточно твердой поверхности по прямой, скорость их вращения одинакова, на кривой же, хоть горизонтальной, хоть вертикальной, механизм дифференциала обеспечивает необходимую разность угловых скоростей.

Но это достоинство дифференциала очень быстро превращается в его основной недостаток. Если одно из колес при трогании окажется на скользкой дороге, второе просто остановится. Каждому из нас доводилось буксовать на льду или глине. Знайте: основная вина за отказ автомобиля двигаться лежит не на рисунке протектора и не на крутящем моменте двигателя, а на столь полезном в других условиях дифференциале.

Фото: Георгий Козлов

Весь прошлый век автомобильные инженеры, совершенствуя конструкцию дифференциала, пытались справиться с этим его недостатком. Были разработаны разные способы сцепления при необходимости двух полуосей в одну единую ось. Очень удачной оказалась принципиально иная конструкция дифференциала со спиральными шестернями Torsen, успешно используемая в автомобилях семейства Audi Quattro на протяжении уже четырех десятков лет. Капризные дифференциалы повышенного трения, схожие по конструкции с многодисковым сцеплением, при создании жидкости, густеющей при нагревании, развились в весьма эффективные вискомуфты. Но у всех этих механизмов требования к качеству материалов и уровню производства столь высоки, что современные российские предприятия, в отличие от советских, просто не в состоянии их воспроизвести. Сегодня в Петербурге, в былые годы задыхавшемся от переизбытка машиностроительных заводов, с трудом удалось разместить заказ на изготовление примитивных прямозубых (!) конических шестерен. Не удивительно, что лидеры нашего автопрома начинают комплектовать свою продукцию самоблокирующимися узлами американского производства, а уникально успешная «Нива», оснащенная межосевым дифференциалом с принудительной блокировкой от рождения, межколесной блокировки так и не получила. Как и УАЗы всех лет и моделей. А для внедорожника, рискующего на переломах местности вывесить одно из колес, блокировка осей нужна как воздух. Помогла бы она и популярным в стране «Газелям»: негруженые, они начинают буксовать даже на мокрой траве.

Фото: Георгий Козлов

В стране, где и без того позорно малая протяженность автодорог в иные из последних лет не только не росла, но и уменьшалась, простая и недорогая межосевая блокировка колес облегчила бы жизнь очень многим водителям. И питерский изобретатель Георгий Козлов искренне верит, что у него такая конструкция получилась.

Фото: Георгий Козлов

Железо
Желающих изучить новый агрегат во всех деталях отошлем к российскому патенту № F16H 48/28. Остальных ознакомим с основными принципами его работы.

Внутри корпуса обычного конического дифференциала перпендикулярно оси сателлитов размещаем еще одну ось с двумя коническими шестернями на ней. Концы этой оси заправлены в овальные отверстия в корпусе, а шестерни имеют меньший, чем у сателлитов, диаметр, что обеспечивает их зацепление только с одной из полуосевых шестерен. При резком разгоне одного из колес новая ось «отстает» за счет инерции деталей и вязкости масла. Малая дополнительная шестерня входит в зацепление одновременно с полуосевой и сателлитом, блокируя дифференциал. При выравнивании угловых скоростей колес шестерни расцепляются под воздействием пружин. Поверх корпуса надета «управляющая муфта», в фигурные отверстия которой входят концы дополнительной оси. За счет сдвига муфты простым механическим (тросовым, например) или электрическим приводом осуществляется переключение режимов блокировки. Отверстия в корпусе и муфте совместно в той или иной степени ограничивают свободу перемещения оси. Просто и изящно!

Но внимательное изучение патента в редакции вызвало ряд вопросов. Вязкость традиционного трансмиссионного масла зависит от его температуры, следовательно, режим самоблокировки рассматриваемого узла едва ли будет стабильным. Вызвали опасения и пружины, возвращающие дополнительную ось в исходное положение: регулировка их натяжения и замена показались нам довольно затруднительными. Других изъянов при предварительном знакомстве мы не нашли.
В поле
Пришла пора опробовать новинку в действии. Опасения наши подтвердились: режим самоблокировки еще не отработан. Вероятно, потребуется синтетическое масло с высоким индексом вязкости или какое-то техническое ухищрение. Зато от принудительной блокировки удалось получить огромное удовольствие. Хотя и здесь необходимы оговорки.

В Петербурге не удалось найти ни требуемого сорта стали, ни качественной термообработки для изготовления блокирующих шестерен. Пока эта технологическая задача не решена, во избежание рискованных ударных нагрузок от включения блокировки на ходу пришлось отказаться. Подъезжаем к сложному участку дороги, останавливаемся, включаем блокировку — и в бой!

Заблокированная задняя ось испытуемой на асфальте «Ниве» не понравилась, о чем свидетельствовало характерное ее «приседание» на каждом изгибе «змейки». Ничего удивительного: не зря же придумали дифференциал. Выезжаем на грязь, близкую к топи. «Нива» — знатный «проходимец», а с межколесной блокировкой машина, кажется, обретает способность заползать на ледяные стены.

Переходим к любимому упражнению джиперов: на переломе бездорожья вывешиваем одно из колес. Блокировка выключена — «освободившееся» колесо вращается в воздухе, остальные стоят. Рычажком между сиденьями блокируем ось и как ни в чем не бывало выезжаем из канавы. Даже в нынешнем «полуфабрикатном» состоянии механизм оказался эффектным и эффективным. Даже возникла крамольная мысль: а нужна ли вообще самоблокировка? Не на офф-роудные же гонки мы собрались. А необходимость останавливаться для включения мостов и блокировок присуща многим куда более дорогим внедорожникам. Впрочем, пожелаем изобретателю дальнейших успехов в работе над изделием.
Что дальше?
Вариантов дальнейшего развития событий и конструкций несколько. Наиболее вероятный в наших экономических условиях: Георгий украсит стенку еще одним красивым патентом и в свободное время будет вывозить друзей на природу. Вполне вероятно, как это уже случилось с вертолетным роторным дизелем, его наработки помогут построить свой бизнес предприимчивым иностранцам. Но очень хочется, чтобы «собственные Невтоны» и их идеи оказались востребованы в родной стране. Тем более что вся проблема на сегодня сводится к качественным шестеренкам. Остальное при наличии пары станков можно сделать в любой мастерской.