Нива Шевроле
     руководство по ремонту

каталог з/ч       

 
 
 
 
 

Двухрежимные дифференциалы



В целях устранения недостатков дифференциалов, в которых повышается внутреннее трение по мере роста силы тяги и подробно рассмотренных в п. 5.1.4.2, фирма «Итон» разработала двухрежим-ный дифференциал. В выключенном состоянии дифференциал работает как обычный дифференциал, а во включенном — как дифференциал с фрикционными муфтами.

Рис. 3.59. Дифференциал «Спин-рези-стент» фирмы «Борг-уорнер», в котором внутреннее трение уменьшается по мере роста силы тяги [23]

При включении зубчатой муфты (рис. 3.60) крутящий момент передается с ведущего вала на корпус точно так же, как и в обычном дифференциале. Однако от него, независимо от того, какое из колес имеет большее сцепление, крутящий момент подводится к ведущим колесам двумя путями.

Если левое колесо имеет большее сцепление, то корпус передает крутящий момент через пакет дисков к внутренней втулке муфты. Подвижная муфта включения, соединенная с внутренней втулкой муфты шлицами, передает крутящий момент при включенной зубчатой муфте к левой выходной шестерне. Левая полуось,соединенная шлицами с выходной шестерней, передает крутящий момент к ведущему колесу. Этот момент может быть равен только моменту, развиваемому в дисковой муфте.

Если правое колесо имеет большее сцепление, то крутящий момент подводится к сателлитам точно так же, как и в обычном дифференциале, однако вместо реакции на левой выходной шестерне, определяемой сцеплением левого колеса, здесь развивается реактивный момент дисковой муфты, препятствующий вращению левой выходной шестерни относительно корпуса дифференциала. Благодаря этому крутящий момент сателлитов передается к правой выходной шестерне и к правому ведущему колесу. Этот момент может быть равен сумме момента трения дисковой муфты и момента трения в дифференциале. Испытания показали, что последний момент может достигать 3490 Н-м в зависимости от полного крутящего момента, передаваемого дифференциалом. Этот момент и соответствующая ему дополнительная сила тяги, получаемая благодаря повышенному трению в дифференциале, когда правое или левое колесо имеют малое сцепление с опорной поверхностью, показаны заштрихованным полем на рис. 3.61.

Наиболее очевидным достоинством рассмотренного двухрежим-ного дифференциала является то, что после включения в работу он имеет все преимущества дифференциала с фрикционными муфтами (в котором увеличение внутреннего трения происходит по мере роста силы тяги) и ни одного из его недостатков. Нет необходимости в подборе промежуточного усилия пружин дисковой муфты между величиной достаточно большой для передачи крутящего момента, когда одно из колес имеет малое сцепление, и достаточно малой для того, чтобы допустить работу дифференциала при повороте автомобиля в нормальных дорожных условиях. Отсюда же следует, что в двух-режимном дифференциале усилие пружин может быть больше, что позволяет развивать большую силу, чем в обычном дифференциале с фрикционными муфтами. Долговечность двухрежимного дифференциала выше, так как он включается только тогда, когда это необходимо. В противоположность дифференциалу с постоянно включенными муфтами трения, в котором износ дисков происходит при каждом повороте автомобиля, в двухрежимном дифференциале диски муфты изнашиваются только тогда, когда автомобиль двигается по дороге с малым сцеплением, для движения по которой водитель включает муфту.

Рис. 3.60. Двухрежимный дифференциал фирмы «Итон» [22]:

1 — поводок пневматического цилиндра;

2 — зубчатая муфта во включенном положении; 3 — корпус дифференциала; 4 — смазочная система; 5 — внутренняя втулка дисковой муфты; 6 — фрикционные диски; 7 — нажимные пружины; 8 — зубчатая муфта в выключенном положении

Рис. 3.61. График силы тяги, обеспечиваемой двухрежимным дифференциалом фирмы «Итон» во включенном и выключенном положениях при нагрузке на ведущие колеса 84,4 кН :

1 — левое колесо: 2 — правое колесо; 3 — лед, покрытый водой; 4 — лед, покрытый свежим снегом; 5 — утрамбованный снег; 6 — грязь

 

На рис. 3.61 дан график силы тяги, обеспечиваемой дифференциалом. Сила тяги или сила на крюке дана для включенного или выключенного дифференциала в функции крутящего момента или касательной силы колеса с меньшим сцеплением. В экспериментах для регистрации момента на полуоси и замера силы тяги на крюке использовалась тензометрическая аппаратура. Двухрежимный дифференциал имеет 12 нажимных пружин, действующих с силой 2450 Н каждая на 25 дисков муфты диаметром 247,65 мм. Окончательная конструкция диска является результатом продолжительных исследовательских работ, проведенных фирмой «Итон» на динамометрических стендах. Тринадцать гладких стальных дисков взаимодействуют с корпусом диффэренциала посредством выступов, а двенадцать — с внутренней втулкой муфты посредством шлицев. Наружные диски после штамповки подвергаются дробеструйной обработке, термическому улучшению и покрываются защитным слоем для улучшения смазывания. Диски, снабженные внутренними шлицами, после штамповки подвергаются дробеструйной обработке, термическому улучшению и дополнительно покрываются защитным веществом, способствующим получению низкого коэффициента трения при начальном скольжении.

Коэффициент трения дисков составляет около 0,1, а передаваемый муфтой момент приблизительно 3210 Н-м. После включения двухрежимного дифференциала происходило увеличение силы на крюке почти на 6660 Н. Наибольшая достигнутая во время экспериментов сила на крюке была равна 35 500 Н, в то время как колесо с большим сцеплением начинало буксовать при силе около 17 750 Н.

Рис. 3.62. Смазочная система фрикционных дисков в двухрежимном дифференциале фирмы «Итон» [22]

В двухрежимном дифференциале применена необычная система смазывания подшипников, зубчатых колес и муфты дифференциала. Эта система действует следующим образом: масло увлекается корпусом и передается к входному каналу (сгребающая лопатка), как показано на рис. 3.62. Канал направляет масло к правому подшипнику через полость в его опоре, а затем — через отверстия, просверленные в плоскости чашки дифференциала, — к зубчатым колесам, а оттуда, через отверстие в чашке — к каналу между выступом шлицев дисков муфты и впадиной шлицев внутренней втулки муфты. Благодаря центробежной силе масло двигается по каналам, выштампованным на дисках с внутренними шлицами и через входной канал диаметром 6,35 мм во фланце чашки дифференциала возвращается в картер.


Общая оценка

Двухрежимный дифференциал с фрикционной муфтой фирмы «Итон» лучше, чем непереключаемый дифференциал с фрикционными муфтами, в котором трение увеличивается по мере роста силы тяги. Достоинством двухрежимного дифференциала представляется следующее:

1. Конструкция обеспечивает повышенную эффективность. Так как дифференциал включается на определенный режим, то нет необходимости ограничивать его эффективность; таким образом, в обычных дорожных условиях работа механизма не сопровождается чрезмерным износом шин, потерей мощности и расходом топлива.

2. Срок службы дифференциала значительно увеличен в связи с тем, что он включается только тогда, когда это необходимо.

3. Конструкция предотвращает внезапную блокировку колес и возникающую в связи с этим потерю устойчивости, особенно опасную тогда, когда оба колеса имеют малое сцепление.

4. Применена единственная в своем роде система смазывания, которая увеличивает срок службы конструкции.

Недостатком рассмотренного механизма является необходимость включения и выбора режима работы механизма водителем в зависимости от условий эксплуатации автомобиля.