Самоблокуючий фрикційний диференціал

Мал. 4.11. Самоблокуючий фрикційний диференціал «Дана»: 1 - фланець на коробці диференціала для кріплення веденої шестерні; 2, 7 - шкворні хрестовини, 3 - фрикціон, 4 - коробка диференціала, 5 - обойма фрикциона; 6 – шестерні; 7- піввісь; 8 - вісь пальців хрестовин .

Фрикційні диференціали які самоблокуються (Мал. 4.11), працюють на іншому принципі. При русі по прямій вони функціонують як звичайні диференціали з конічними шестернями. Як тільки на повороті або на початку пробуксовки одне з коліс і пов'язана з ним піввісь 7 починає провертатися відносно іншого колеса виникають спрямовані в протилежні сторони зусилля. Оскільки хрестовина диференціала складається з двох незалежних шкворнів 2 і 7, то під дією цих зусиль кінці шкворнів, переміщаючись в фігурних пазах коробки 1 диференціала, відсуваються один від одного. При цьому через сателіти і ковзаючі на шліцах напівосьові шестерні 5 вони стискають пакет фрикційних дисків 3. Кожен з двох пакетів виконує роль блокувальної гальмівної муфти, яка пригальмовує напівосьову шестерню щодо коробки диференціала тим більше, чим вище осьове зусилля, що створюється шкворнями. А воно, в свою чергу, пропорційне ступеню взаємного повороту напівосьових шестерень, тобто коліс.

Такі диференціали які самоблокуються, відносно складні і дорогі, застосовують на легкових машинах, а також на гоночних і ралійних автомобілях.

Міжколісний симетричний конічний неблокуючий диференціал

Мал 4.12 Міжколісний симетричний конічний неблокуючий диференціал

1 - ведома конічна шестерня; 2 - сателіт, 3 - диференціальна шестерня, 4 - хрестовина; 5 - коробка диференціала; 6 - піввісь.

Розглянуті різноманітні диференціали, конічні і циліндричні, симетричні і несиметричні, які блокуються і які неблокуються, можуть бути використані на автомобілях в якості і міжколісних і міжосьових. Поки мова у нас йшла про міжколісні, які застосовуються дуже давно, і їх базова конструкція (Мал. 3.12) за останні 70 років мало змінилася. Поширення позашляхових автомобілів з усіма приводними колесами, тривісних вантажівок з колісною формулою 6X4 викликало до життя в 30-ті роки так звані міжосьові диференціали, що встановлюються в роздавальній коробці або в одному з приводних мостів.

Для чого потрібен міжосьовий диференціал? На легковому автомобілі підвищеної прохідності (ВАЗ-2121), трьохосьовій вантажівці з колісною формулою 6X4 (ЗИЛ-133Г1, КамАЗ-5320), трьохосьовій позашляховій вантажівці з усіма приводними колесами (ЗИЛ-131, «Урал-375Д», «Урал-4320» ) приводні мости можуть працювати в різних умовах, перекочуватися через нерівності, проходячи в один і той же момент різний по довжині шлях. Це означає, що можливі обертання коліс одного ведучого моста щодо коліс іншого і їх пробуксовка. Відповідно, в трансмісію таких машин необхідно включати диференціал між приводними мостами так само, як і між приводними колесами, і з тих же причин передбачити пристрій для їх блокування.

Для чотирьохвісного позашляхового автомобіля можуть бути потрібні сім диференціалів (чотири міжколісних, два між парами ведучих мостів і один центральний) з пристроями для їх блокування. Це ускладнює конструкцію, і, природно, нерідко виникає компромісне рішення.

На двох і тривісних машинах в більшості випадків застосовується один міжосьовий диференціал. У ВАЗ-2121, ЗІЛ-133Г1, КамАЗ-5320 він симетричний.

Міжосьовий несиметричний циліндричний блокуючийся диференціал

Мал. 4.13. Міжосьовий несиметричний циліндричний блокуючийся диференціал

1 - вал приводу переднього моста; 2 - шліцева муфта блокування; 3 - шліцевий хвостовик коробки диференціала, 4 - диференціальна шестерня привода переднього моста, 5 - ведена шестерня, об'єднана з коробкою диференціала; 6 - диференціальна шестерня привода заднього моста; 7 - вал приводу заднього моста; 8 - сателіт.

Що ж стосується таких машин, як двохосьові лісовози МАЗ-501 і МАЗ-509, то у них навантаження на задню приводну вісь при буксируванні стовбурів дерев вдвічі більше, ніж на передню.

Тому міжосьовий несиметричний диференціал ділить між мостами крутний момент у співвідношенні 2:1.

Звернемося до пристрою міжосьових диференціалів ЗІЛ-133Г1 і КамАЗ-5320. Різні по конструктивному виконанню, вони однакові по принциповому рішенню. У обох машин ведучими є два задніх мости. Від коробки передач крутний момент надходить до середнього приводного мосту, в який вмонтовано симетричний блокуючийся конічний міжосьовий диференціал. В обох випадках для блокування служить зубчаста муфта 8.

У ЗІЛ- і ЗИЛ-133ГЯ крутний момент передається через ведучий вал і хрестовину, що сидить на його шліцях, на коробку міжосьового диференціала. Сателіти розподіляють крутний момент порівну між диференціальними шестернями. Від першої обертання передається на циліндричний редуктор середнього мосту і потім до конічних шестерень головної передачі. Від другої - через шліцове з’єднання на вал приводу заднього мосту, який має свій циліндричний редуктор і головну передачу з конічними шестернями. При зсуві муфти вправо диференціальна шестерня із зубчастим вінцем жорстко з'єднується через ведучий вал і хрестовину з диференціальною коробкою.

Міжосьовий симетричний блокуючийся конічний диференціал

Мал. 4.14. - Міжосьовий симетричний блокуючий конічний диференціал: 1 - диференціальна шестерня привод середнього ведучого моста; 2 - сателіт, 3 - хрестовина, 4 - коробка диференціала, 5 - диференціальна шестерня привода заднього ведучого моста; 6 - вал приводу заднього ведучого моста; 7 - провідна конічна шестерня головної передачі середнього моста; 8 - муфта блокування; 9 - провідний вал приводу середнього та заднього мостів.

Перша з них з'єднана шліцами з хвостовиком приводної конічної шестерні в головній передачі середнього ведучого моста. До міжколісних диференціалів і полуосей обертання передається від головної передачі через циліндричний редуктор. На задній же ведучий міст обертання від шестерні 5 передається пов'язаною з нею шліцами валу 6.

Блокується міжосьовий диференціал зміщенням вліво зубчастої муфти 8. Насуваючись на зубчастий вінець коробки 4 диференціала, муфта з’єднує її з диференціальною шестірнею 1 і передає крутний момент на задній ведучий міст, минаючи міжосьовий диференціал.

Застосування міжосьового диференціала дозволяє поліпшити умови роботи привідних мостів, зменшити знос покришок, забезпечити більш високі тягові якості на слизьких дорогах, підвищити прохідність по грунту. Включати механізм його блокування на вантажівках слід, тільки коли автомобіль зупинений або рухається з малою швидкістю. Вимикати ж можна на ходу. На легкових машинах блокувати диференціал можна на будь-якій швидкості.

Мал. 4.15. - Міжосьовий симетричний блокуючий конічний диференціал автомобіля КамАЗ-5320 (позиції ті ж, що і на Мал. 4.14).

Диференціальний механізм, як уже було сказано, давно відома конструкція. І тим не менш надійно служить дотепер, і з десятків тисяч запатентованих винаходів та авторських свідоцтв на механізми подібного призначення, що з'явилися з тих пір, лише деякі витримують випробування на практиці. Черв'ячні диференціали які самоблокуються, обгінні роликові муфти та інші пристрої на деякий час отримували певне поширення, але швидко ставали надбанням історії. Зовсім недавно побачила світ чергова новинка - «гідравлічний диференціал». Його встановлюють на американських легкових автомобілях «Ігл» з обома приводними мостами в роздавальної коробці, де він грає роль самоблокуючого міжосьового диференціала. Це - гідромуфта, що з'єднує два ведених елемента - карданні вали приводних мостів. Муфта заповнена синтетичною рідиною, рецепт якої тримається в секреті. Фізичні властивості рідини такі, що при відносному проковзуванні половин гідромуфти в'язкість її починає пропорційно збільшуватися до тих пір, поки цей склад не загусне настільки, що блокує пробуксовку половин муфти. На жаль, поки немає достовірних даних про поведінку рідини при значних перепадах температур, її здатності просочуватися через сальники, вартості. Тому при всій принадності застосування «гідравлічного диференціала» передчасно робити багатообіцяючі висновки.