ДооборудТюнТрансСред_Конспект лекций_2012

проворачиваться, что препятствует пробуксовке колес. Это резко повышает тяговые свойства автомобиля. С блокировкой тяговое усилие создает не одно колесо, как со свободным дифференциалом, а сразу оба. Блокировка сильно влияет на управляемость автомобиля. Если в повороте на переднеприводном автомобиле резко открыть дроссельную заслонку, забуксуют ведущие колеса. Обычный конический дифференциал, сорвав внутреннее колесо, защищает от срыва внешнее, которое и заправляет машину в поворот. С блокировкой срыв наступает позже, чем со свободным дифференциалом, происходит резче и сразу на обоих колесах. Автомобиль с блокировкой легче выходит из заносов.

Для того чтобы преодолеть врожденный недостаток обычных дифференциалов и жестких дифференциалов, созданы промежуточные конструкции блокировок дифференциалов. Эта конструкция разработана в 1965 году английской фирмой «Quaife Engineering» и относится к цилиндрическим самоблокирующимся дифференциалам повышенного трения (или, как их называют за рубежом, дифференциалам ограниченного проскальзывания — limited slip) или просто самоблокирующаяся блокировка дифференциала.

Бесспорное достоинство самоблокирующегося дифференциала «Quaife» – его простота. Две корпусные детали, две полуосевые шестерни, десять шестерен-сателлитов (шестерни цилиндрические), сепаратор. Когда автомобиль движется по прямой, то блокировка «Квайф» работает как обычный дифференциал. Полуосевые шестерни вращаются с одинаковыми скоростями, а сателлиты только передают крутящий момент поровну на оба колеса, вращаясь вместе с корпусом и полуосевыми шестернями как одно целое. А в повороте, когда возникает рассогласование оборотов колес, блокировка дифференциала начинает работать – сателлиты прокручиваются между корпусом и полуосевыми шестернями, позволяя забегать вперед наружному колесу. Самоблокирующийся дифференциал на скользких покрытиях или при избытке тяги может полнее реализовать крутящий момент двигателя.

Переднеприводный автомобиль реагирует на увеличение подачи топлива сносом передней оси – скользит наружу поворота. А самоблокирующийся дифференциал в тех же условиях позволяет еще и тягой «затаскивать» машину в поворот, дает повышение проходимости и чувство уверенности в автомобиле на заснеженных , скользких дорогах и на неоднородных покрытиях типа разбитый асфальт и грунтовка. А лучшая управляемость поможет спортсменам и просто активным водителям при езде в предельных режимах.

Дифференциал блокируют перед преодолением сложных участков пути (вязкий грунт, препятствия), и отключают блокировку после выезда на обычную дорогу. Применяется в вездеходах и внедорожниках. При езде на таких автомобилях затем не рекомендуется включать блокировку при движении автомобиля. Крутящий момент, создаваемый двигателем, настолько велик, что может сломать механизм блокировки или полуось.

151

Обычно производители автомобиля отдельно указывают рекомендованную максимальную скорость движения при заблокированном дифференциале, в случае ее превышения возможны поломки трансмиссии. Включенная блокировка, особенно в переднем мосту, отрицательно влияет на управляемость.

На внедорожниках, снабжённых антипробуксовочной системой (ТИС

идругие), если одно из колёс буксует, оно подтормаживается рабочим тормозом.

Похожее решение было применено в «Формуле-1» в 1998 г. в команде «Макларен»: в повороте внутреннее колесо подтормаживалось рабочим тормозом. Эту систему быстро запретили, однако в «Формуле-1» прижилась конструкция фрикционного дифференциала, в котором фрикцион дополнительно управляется компьютером. В 2002 году технический регламент был ужесточён; с того же 2002 года и по сей день в «Формуле-1» разрешены только дифференциалы простейшего типа.

Преимущество электронного управления в том, что повышается тяга в повороте, и степень блокировки можно настроить в зависимости от предпочтений гонщика. На прямой совсем не теряется мощность двигателя. Недостаток в том, что датчики и исполнительные механизмы обладают некоторой инерцией, и такой дифференциал нечувствителен к быстро меняющимся дорожным условиям.

Фрикционный самоблокирующийся дифференциал Этот тип дифференциала (как, впрочем, и вязкостная муфта) основан

на том, что на прямой полуоси вращаются синхронно с корпусом дифференциала, но в повороте появляется разница в угловых скоростях.

Между корпусом дифференциала и полуосевой шестерней установлен фрикцион (в зависимости от конструкции, фрикцион может быть установлен с одной стороны или с двух; на ходовые качества это не влияет). Когда автомобиль движется по прямой, корпус и шестерня вращаются с одной и той же скоростью, и потерь нет. При появлении разницы в скоростях вращения корпуса и шестерни, на отстающую шестерню подается дополнительный крутящий момент из-за наличия трения между шестерней и корпусом дифференциала. Этот вид дифференциала требует периодического обслуживания (так как трущиеся части фрикциона изнашиваются, снижается сила трения и эффективность блокировки) и поэтому редко устанавливается на серийные машины, в основном на спортивные и тюнингованные.

Вязкостная муфта (Вискомуфта, У1§ко<1пуе) - упрощённый вариант фрикционного дифференциала. На одной из полуосей имеется резервуар, заполненный вязкой жидкостью. В эту жидкость погружены два пакета дисков; один соединён с ротором, второй с полуосью. Чем больше разница в скоростях колёс, тем больше разница в скоростях вращения дисков, и тем больше вязкое сопротивление. Достоинство такой конструкции в простоте

идешевизне. Недостаток в том, что вязкостная муфта инерционна и отказывается работать на полном бездорожье. Хороших ходовых качеств

152

вязкостная муфта не обеспечивает и применяется только в «паркетниках» и во вседорожниках. (которые жертвуют проходимостью ради комфорта) между осями. Для установки в качестве осевого дифференциала такая конструкция слишком громоздка.

Иногда вместо дифференциала ставят коническую зубчатую передачу с вязкостной муфтой на одной из полуосей.

Гидророторный самоблокирующийся дифференциал Попытка повысить эффективность и долговечность фрикционного

дифференциала. При возникновении разницы в угловых скоростях насос закачивает жидкость в цилиндр, и поршень сжимает фрикционный пакет, блокируя дифференциал.

Dual Рump System — система с двумя насосами, автоматически подключающая вторую ось, когда не хватает одной. Применяется в системах полного привода Honda. Достоинства: работает автоматически, на хорошей дороге экономит бензин.

Недостатки: ограниченная проходимость, сложность, ограничения на буксировку.

Существует три типа таких дифференциалов — планетарные, типа Quaife и типа Тоrsеn. Все они основаны на свойстве косозубой или червячной передачи «заклинивать» при определённом соотношении крутящих моментов. Такие дифференциалы передают большую часть крутящего момента (до 80 %) небуксующему колесу. Применяются во внедорожниках и гоночных автомобилях.

Недостатки: сложность; большая потеря мощности, чем у обычного дифференциала. Дифференциал типа Тоrsеn имеет достоинства вязкостной муфты и не имеет её недостатков. Принцип работы основан на свойстве червячной передачи «расклиниваться». Название Тоrsеn произошло от английского Тогque sensitiveчувствительный к крутящему моменту.

Разновидностей конструкций не так уж и много — можно выделить три основных: Первый тип (Т-1) - червячными парами являются шестерни ведущих полуосей и сателлиты. При этом каждая полуось имеет собственные сателлиты, которые парно связанны с сателлитами противоположной полуоси обычным прямозубым зацеплением. Ось сателлита перпендикулярна полуоси. При нормальном движении и равенстве передаваемых на полуоси моментов, червячные пары «сателлит / ведущая шестерня» либо остановлены, либо проворачиваются, обеспечивая разницу угловых скоростей полуосей в повороте. Как только дифференциал пытается отдать момент на одну из полуосей, то червячную пару этой полуоси начинает расклинивать и блокировать с чашкой дифференциала, что приводит к частичной блокировке дифференциала. Данная конструкция работает в самом большом диапазоне отношений крутящего момента — от 2.5/1 до 5.0/1, то есть является самой мощной в серии. Диапазон срабатывания регулируется углом наклона зубцов червяка.

153

Второй тип (Т-2) - оси сателлитов параллельны полуосям. Сателлиты расположены в своеобразных карманах чашки дифференциала. При этом парные сателлиты имеют косозубое зацепление, которое, расклиниваясь, так же участвует в процессе блокировки.

Третий тип (Т-З) - планетарная структура конструкции позволяет сместить номинальное распределение момента в пользу одной из осей. Срабатывание частичной блокировки происходит при 20-30 % разнице в передаваемых на оси моментах. Подобная структура дифференциала делает его компактным, что в свою очередь, упрощает конструкцию и улучшает компоновку раздаточной коробки.

В отличие от других конструкций, датчики вращающего момента работают практически в любых условиях.

Данные дифференциалы не требуют применения специальных присадок к маслу (в отличие от фрикционных дифференциалов), однако, лучше использовать качественное масло для нагруженных гипоидных передач.

Виды тюнинга внедорожников. Блокировки для джипа. Обзор применяющихся в настоящее время блокировок межколесных дифференциалов:

ARB Air Locker относится к принудительно включаемым блокировкам и в нормальном состоянии представляет из себя обычный классический дифференциал. При включении (блокировании) такого дифференциала полуоси блокируемого моста замыкаются между собой жестко - поэтому блокировки такого типа обычно называются жесткими, или 100%-ми блокировками. В такой комплект входят непосредственно сам дифференциал с механизмом блокирования, пневмомагистрали и воздушный компрессор, необходимый для создания рабочего давления (не менее 2-х атмосфер), которое и приводит в действие блокировку.

Достоинство системы ARB: обладая мягкостью работы обычного дифференциала на твердых поверхностях, достигается полная блокировка в нужный момент.

Недостатки ARB - высокая стоимость, сложность монтажа. Кроме того, если забыть выключить блокировку на дороге с твердым покрытием, можно поломать трансмиссию или потерять управление автомобилем (особенно при применении ARB на переднем мосту). Жесткие блокировки вообще предъявляют к автомобилю более высокие требования - при установке на лифтованные машины колес увеличенного размера в определенных условиях могут ломаться полуоси, карданные шарниры и другие детали трансмиссии.

ARB не самая простая по конструкции система. Она включает в себя много компонентов, что снижает надежность. Например, компрессор может сгореть, а при выходе из строя генератора, разрядится аккумулятор, а следовательно, не будет функционировать мотор компрессора, вполне возможен обрыв электропровода или случайное повреждение пневмомагистрали.

154

Бездифференциальный мост. Блокировка такого типа - это вовсе и не блокировка, а просто устанавливаемый вместо коробки дифференциала барабан, на который монтируется ведомая шестерня главной передачи и вставляются полуоси, то есть правая и левая полуоси находятся в постоянном зацеплении. Дифференциал, таким образом, просто отсутствует. Такая система не имеет права на жизнь в переднем мосту - управлять автомобилем было бы невозможно, но на задних ведущих мостах ATV, например, такой механизм применяется даже чаще, чем обычный межколесный дифференциал. Кроме того, постоянно замкнутые задние мосты используются в гоночных американских внедорожниках и триальных машинах. Недостатки - быстрый износ резины на дорогах с твердым покрытием, высокие нагрузки на трансмиссию, плохая управляемость. Достоинства - простота и надежность.

Существуют блокировки, в которых предусмотрено принудительное включение. Например, для автомобилей Toyota Land Cruiser американской фирмой Specter Off-Road производится дифференциал, блокируемый тросовым приводом. Фирма Powertrax планирует начать выпуск электроблокировок, Eaton обещает то же самое в недалеком будущем. Преимущество перед пневматикой - не нужен дорогой компрессор, да и восстановить оборванную проводку проще и быстрее, чем пневмомагистраль.

Detroit Loker. Возможно, это самый известный тип автоматической блокировки. Он устанавливается вместо заводского корпуса дифференциала (за исключением GM 12.5), что увеличивает прочность узла в целом. Для включения Detroit Locker не требуется ни проводов, ни пневмомагистралей, не нужно нажимать кнопки или включать рычаги - все происходит само собой. Минимальное количество внутренних деталей обуславливает высокую надежность узла. Существуют три версии Detroit Locker, исполняемых в зависимости от типа моста, для которого он предназначен.

Так называемый Detroit SoftLocker наиболее распространен в современных мостах. Эта конструкция имеет демпфирующие устройства со стороны каждой полуосевой шестерни, что поглощает часть рывков и шумов, неизбежно сопровождающих работу этого локера.

C-Locker представляет собой модификацию, предназначенную для мостов с полуразгруженными полуосями, у которых последние фиксируются С-образными стопорными шайбами. Работает такая блокировка с некоторым шумом и щелчками, так как в этой конструкции нет демпфирующих устройств, как в SoftLocker. В случае использования этого механизма нужно быть осторожным с установкой больших колес на лифтованные машины, а также с увеличением мощности и крутящего момента двигателя. Трансмиссия, не рассчитанная на подобные перегрузки, попросту не выдерживает. Срез шлицов полуосей - нормальное явление (если, конечно, полуоси не были заменены на более мощные, чем заводские).

155

NoSpin - оборудование для тяжелой техники, такой, как пикапы

General Motors, укомплектованные мостами типа GM-14 bolt или Rockwell 12.5'. Специальных демпферов нет и в этой модификации, но благодаря тяжести машин, в которых применяется это устройство, ударов и посторонних звуков при включении не ощущается.

Так как корпуса дифференциалов в таких мостах очень прочные и в них установлено по 4 сателлита, NoSpin заменяет только заводские шестерни внутри корпуса дифференциала.

Все модификации Detroit Locker представляют собой, по сути, кулачковую блокировку, весьма напоминающую конструкцию, устанавливаемую на "ГАЗ-66" и БТР. Отличается простотой, надежностью в применении и весьма посредственными характеристиками на твердых покрытиях, что сказывается на управляемости, особенно при применении на переднем мосту, что ускоряет износ резины. Определенный дискомфорт вызывают щелчки и металлические удары, слышимые при работе Detroit Locker.

Gov-Lock представляет из себя автоматически включаемый дифференциал повышенного трения. Специально разработан для государственной и военной техники США. Как опция предлагается практически для всех пикапов и внедорожников GM. В нормальном состоянии представляет собой классический разомкнутый дифференциал. Как только скорость вращения одного колеса оси относительно другого достигает определенной величины - примерно 2 об/с, - центробежный замыкатель защелкивает кулачковую муфту, которая, в свою очередь, зажимает пакет фрикционов, причем тем сильнее, чем быстрее крутится буксующее колесо. Таким образом, Gov-Lock обладает прогрессивной характеристикой блокирования - от нуля до стопроцентной. Кроме того, в этом устройстве имеется приспособление, автоматически отключающее блокировку при достижении транспортным средством скорости 25 миль в час. Достоинства такой блокировки очевидны, но и много недостатков: большое количество мелких деталей вызывает и высокую вероятность поломок, что часто и происходит на практике - ломается шестеренка замыкателя и блокировка перестает работать. Кроме этого, Gov-Lock не всегда эффективно работает. Если машина застряла в мягком грунте, то данная блокировка может оказать медвежью услугу, ведь для ее включения нужно достаточно сильно раскрутить буксующие колеса, что неминуемо приведет к моментальному самозакапыванию джипа. На управляемость автомобиля Gov-Lock практически не оказывает негативного влияния.

EZ Tractech и Lock-Right Powertrax Автоматические блокировки EZ Tractech и Lock-Right Powertrax устанавливаются вовнутрь заводских корпусов дифференциалов, что очень удобно для джиперов, желающих сэкономить деньги на приобретении более дорогих блокировок, требующих выставления правильных зазоров в главных парах при их монтаже (ведь меняется корпус дифференциала). Недостаток - вся нагрузка при блокировании передается через единственную и не рассчитанную на

156

это ось сателлитов. Кроме того, кулачковая конструкция издает посторонние звуки и шумы при работе.

Для установки в дифференциалы лифтованных машин, ездящих на больших колесах, такие блокировки рекомендовать нельзя. Кулачковые блокирующие устройства дают очень малую свободу проворачивания одного колеса относительно другого - трансмиссия испытывает постоянные перегрузки и быстро изнашивается, не говоря уже об ухудшении управляемости и быстром износе шин.

Дифференциалы повышенного трения (LSD) Разделяются на два основных типа - с постоянными характеристиками и с прогрессивной характеристикой. Первые устанавливались, к примеру, в старые Grand Cherokee - простой набор фрикционов, поджатый пружинками, задавал определенное усилие проворачивания одного колеса оси относительно другого. На современных автомобилях марки Jeep устанавливается система Van-Lock, где роль пружины отведена героторному насосу, приводимому в действие шестерней полуоси, - как только появляется разница во вращении колес одного моста, героторный насос начинает перегонять масло из одного стакана в другой, тот давит на фрикционы и блокирует дифференциал, причем тем сильнее, чем быстрее происходит вращение буксующего колеса. Еще в современном автоспорте получили широкое распространение дифференциалы с косозубыми шестернями сателлитов - при проворачивании возникает сила, прижимающая их к корпусу дифференциала. Угол нарезки зубов на сателлитах задает характеристики блокирования.

Конечно, наиболее часто встречающийся тип дифференциала повышенного трения - это "дисковый". Такая блокировка применялась и до сих пор стоит на "вооружении" большинства мировых производителей внедорожников. Она обладает большой мягкостью срабатывания и практически не наносит вреда трансмиссии. Однако следует помнить, что устанавливаемые на серийные машины LSD имеют очень небольшой коэффициент блокирования (около 30%), а вследствие этого и недостаточно эффективны в тяжелых условиях. Такие блокировки не срабатывают, например, при вывешивании одного из колес, когда, в общем-то, помощь локера и требуется в первую очередь. Существуют пакеты фрикционных дисков, обеспечивающие больший коэффициент блокирования, но он все равно далеко не стопроцентен. Кроме того, с его увеличением, естественно, возрастают и нагрузки на трансмиссию при езде по твердому покрытию. Еще одним минусом LSD является их ограниченный ресурс. Фрикционные диски имеют тенденцию стираться, и чем чаще буксуют колеса, тем сильнее изнашиваются диски. Если такой дифференциал установлен в заднем мосту автомобиля, не предназначенного для постоянного движения с полным приводом (только Part time в раздатке), то зимой в условиях города, где использование полного привода не оправдано, ему приходится работать очень много, так как задняя ось будет достаточно часто пробуксовывать. В целом ресурс

157

LSD в зависимости от условий эксплуатации составляет от 50 до 150 тыс. км. Однако он не отказывает сразу, а "умирает" постепенно, все больше снижая коэффициент блокировки. Также нужно помнить, что дифференциалы повышенного трения требуют использования специальных присадок к маслу, залитому в такой дифференциал.

Вывод - блокировки несут как пользу, так и вред и для каждого конкретного случая следует делать наиболее подходящий выбор: для стандартной машины, редко выезжающей за пределы города, нужно одно, для лифтованного монстра трофи-рейдов - другое, для гоночного джипа - третье, и так далее.

4.1.3. Тюнинг ходовой части

3 – гасящее устройство

-зависимые (перемещение одного колеса вызывает перемещение другого),

-независимые (каждое колесо перемещается независимо от другого), -балансирные (соседние колеса одного борта соединены друг с другом

качающимся балансиром ).

Упругий элемент служит для смягчения ударных нагрузок и обеспечивает плавность хода,

По типу упругого элемента:

-металлические (рессоры, пружины, торсионы) -резиновые -пневматические -гидравлические

Гасящее устройство создает сопротивления колебаниям автомобиля. По характеру вертикального перемещения колес подвески делятся: - перемещение в продольной плоскости -перемещение в поперечной плоскости -перемещение в двух плоскостях -свечные

Амортизаторы предназначены для гашения колебаний кузова и колес. Основные требования к подвеске современного автомобиля:

легкость, особенно в неподрессоренной ее части (пружины, амортизаторы, рычаги);

компактность для обеспечения максимального объема пространства салона и багажника:

простота и технологичность, а также экономичность изготовления;

агрегатируемость (на подрамнике) для обеспечения подсборки узлов и проведения требуемых регулировок до монтажа на автомобиль;

надежность и долговечность в эксплуатации:

высокая плавность хода, противодействие кренам при повороте, «клевкам» при торможении и разгоне автомобиля;

изоляция кузова от дорожных шумов и жесткого качения радиальных шин (особенно с низким профилем);

устойчивость и управляемость движения автомобиля:

безопасность движения при допускаемых скоростях — как по прямой, так и на поворотах.

Существует множество типов подвесок, каждый из которых имеет свои недостатки и преимущества. Плавность хода автомобиля зависит от соотношения его подрессоренных и неподрессоренных масс - чем легче колеса, мосты, рычаги и другие элементы подвесок, которые непосредственно воспринимают неровности дороги, тем мягче по ним проплывает кузов. Изменить баланс масс в пользу комфорта можно, загрузив в автомобиль балласт, но при этом пропорционально полезней уменьшить неподрессоренную массу. Значительную ее часть составляет подвеска, а также колеса. Легкие колеса четче отслеживают рельеф дороги,

159

щадят амортизатор и пружину. а в итоге выигрывают комфорт и управляемость.

Для снижения веса подвески и колес автомобиля все чаще применяются новые легкие материалы (алюминий, магний, титан), комбинированные конструкции из разных материалов, применяются конструкции, на изгото-вление которых затрачивается меньшее количество материала (из сталей повышенной прочности). Широкое применение легких материалов в шасси и кузове позволяет снизить вес автомобиля до 40 кг., а подвески до 40%

Несмотря на то, что пока стоимость регулируемых гидравлических и пневматических подвесок остается на высоком уровне, автопроизводители не только не отказываются от их применения, но и продолжают совершенствовать существующие устройства. В автомобиле MercedesBenz S-Class применяется пневмоподвеска Airmatic, которая компенсирует крены автомобиля при прохождении поворотов, автоматически изменяя жесткость амортизаторов в зависимости от качества дорожного покрытия и манеры езды. В состав пневмоподвески входит адаптивная система демпфирования ADS и система стабилизации кузова ABC. Для снижения неподрессоренных масс предусмотрено применение легких алюминиевых подрамников, рычагов и других деталей подвески.

Рис. 4.62 Пневмоподвески

Подвеска со стальными пружинами и двойными амортизаторами рассчитана на спортивную езду и обеспечивает комфорт даже на бездорожье. Наклонная установка задних пружин и амортизаторов позволила уменьшить габаритную высоту автомобиля и увеличить полезный объем задней части салона.

В рамках международного проекта ULSAS (ультралегкие автомобильные подвески) фирма Lotus Engineering в 2000 году разработала четыре типа подвесок из высокопрочных сталей, обладающих большим потенциалом развития:

подвеска на связанных рычагах

подвеска на амортизационных стойках.

подвеска на сдвоенных поперечных рычагах.

многорычажная подвеска.

160