![[有片]拜祖先會獲得保佑？](https://findgirl.org/storage/2026/01/有片拜祖先會獲得保佑？-300x225.webp)
[Доступно] Диференціал підвищеного ковзання (LSD) – важливий компонент для покращення керованості на поворотах
Зміст
Диференціал підвищеного ковзанняДиференціал обмеженого ковзання (LSD) – це функція, яка використовується в автомобілях.Система передачіОдна з ключових технологій дозволяє змінювати швидкість обертання зовнішніх і внутрішніх ведучих коліс під час поворотів. Це покращує зчеплення та стійкість за різних дорожніх умов, підвищуючи продуктивність на поворотах.
Під час повороту на певний кут внутрішнє та зовнішнє кільця мають різні радіуси. Природно, зовнішнє кільце повинно пройти більшу відстань і обертатися швидше, ніж внутрішнє кільце. В іншому випадку (за тієї ж швидкості) внутрішнє кільце проковзуватиме та споживатиме забагато обертання, що унеможливить його плавне обертання. Коротше кажучи, диференціал – це механізм, який забезпечує...Різниця обертанняОрганізація.
Традиційні відкриті диференціали дозволяють колесам обертатися з різною швидкістю, але коли одне колесо пробуксовує, більша частина потужності передається на цю сторону, що призводить до втрати зчеплення з дорогою іншого колеса.Диференціал підвищеного ковзанняОбмежуючи це пробуксовування, потужність розподіляється рівномірніше на обидва колеса, тим самим покращуючи керованість та безпеку автомобіля.
Диференціали підвищеного ковзання широко використовуються вперегониДиференціали підвищеного ковзання використовуються в позашляховиках та високопродуктивних автомобілях. Історія їхнього розвитку сягає початку 20 століття, розвиваючись разом з досягненнями автомобільної промисловості. У цій статті буде досліджено історичні віхи та часові рамки диференціалів підвищеного ковзання, представлені як моделі зі зчепленням, так і моделі з шестернями. Буде включено часову діаграму для ілюстрації ключових етапів розвитку. Еволюція диференціалів підвищеного ковзання не лише відображає інженерні інновації, але й стимулює прогрес в автомобільній промисловості. Завдяки глибокому аналізу їхньої структури, принципів роботи, переваг, недоліків та застосувань ми можемо зрозуміти, як ця технологія поширилася від гоночних до повсякденних транспортних засобів і продовжує відігравати певну роль в епоху електрифікації та інтелектуалізації.
Основний принцип роботи диференціала обмеженого ковзання базується на механізмах тертя та зубчастих передач. Коли транспортний засіб рухається по прямій, колеса з обох боків обертаються з однаковою швидкістю, і диференціал працює як відкрита система. Однак, коли на поворотах або слизьких поверхнях виникає різниця в швидкості, втручається механізм обмеженого ковзання, обмежуючи різницю в швидкості та перерозподіляючи крутний момент. Це не тільки покращує зчеплення з дорогою, але й зменшує знос шин та втрати енергії. У сучасних автомобілях диференціали обмеженого ковзання часто інтегровані з електронними системами керування (такими як…АБСіESCЦя інтеграція забезпечує точніше управління живленням. Обговорення почнеться з історії технології та продовжиться крок за кроком.
Історичний розвиток та важливі віхи
Концепція диференціала обмеженого ковзання виникла завдяки вдосконаленням традиційних диференціалів. Хоча самі диференціали можна простежити до давніх часів, сучасний диференціал обмеженого ковзання є продуктом 20-го століття. Нижче наведено його ключові історичні періоди та віхи, які ми детально розглянемо від ранніх засад до сучасних інновацій.
- Кінець 19-го - початок 20-го століття: Закладання основ для диференціалів
Диференціал вперше винайшов французький інженер Онесіфор Пекер у 1827 році для використання в парових транспортних засобах. У 1897 році британський інженер...Джеймс СтарліЦя технологія була застосована до велосипедів та автомобілів. Цей період заклав основу для основних принципів диференціалів, але проблема пробуксовки залишалася невирішеною. Подібні диференціальні пристрої, такі як Антикітерський механізм, були зафіксовані стародавніми греками ще в 100–70 роках до нашої ери, але їхнє фактичне застосування в автомобілях відбулося лише наприкінці 19 століття. Ці ранні конструкції були відкритими та не могли впоратися з пробуксовкою одного колеса, що призвело до потреби в подальших інноваціях.
- 1930-ті роки: Народження диференціала підвищеного ковзання
У 1932 році автомобільний інженерФердинанд ПоршеКомпанія Porsche розробила концепцію диференціала обмеженого ковзання для гоночних автомобілів Auto Union, щоб покращити їхню стійкість у поворотах. Потужні двигуни спричиняли надмірне прослизання задніх коліс на швидкостях до 160 км/год, що спонукало Porsche доручити ZF Friedrichshafen AG розробку рішення. У 1935 році ZF отримала патент, що ознаменувало офіційне народження диференціала обмеженого ковзання. Він використовувався в основному в гонках на той час і усував недоліки відкритих диференціалів на мокрих поверхнях. Конструкція ZF з "ковзним штифтом і кулачком" була застосована до військових автомобілів Volkswagen під час Другої світової війни, таких як Kübelwagen та Schwimmwagen. Хоча, строго кажучи, це була система вільного ходу, вона заклала основу для диференціалів обмеженого ковзання.
- 1950-ті роки: Комерціалізація та популяризація
У 1950-х роках американські автовиробники, такі як Packard та Studebaker, почали застосовувати диференціали підвищеного ковзання до серійних автомобілів. У 1956 році Packard представила систему Twin Traction, ранній приклад комерціалізації. У цей період диференціали підвищеного ковзання поширилися з гоночних автомобілів на цивільні транспортні засоби, зокрема на моделі із заднім приводом. У 1957 році General Motors (GM) представила систему Positraction для Chevrolet, а потім Safe-T-Track від Pontiac, Anti-Spin від Oldsmobile, Traction-Lok від Ford та Sure-Grip від Chrysler. Ці системи стали популярними в еру маслкарів, а Positraction став загальним терміном.
- 1960-1970-ті роки: Диверсифікація типів та технологічний прогрес
У 1960-х роках дискові диференціали обмеженого ковзання (такі як багатодисковий тип зчеплення) широко використовувалися в маслкарах, таких як Chevrolet Corvette. У 1970-х роках Глісман розробив шестерні диференціали обмеженого ковзання (такі як Torsen), зосереджуючись на розподілі крутного моменту на основі датчиків. У цей період відбулася початкова інтеграція електронного керування, що підвищило точність. У 1958 році Вернон Глісман запатентував диференціал обмеженого ковзання Torsen, що ознаменувало практичне застосування шестерних диференціалів.
- 1980-ті-1990-ті: Електроніка та високопродуктивні застосування
У 1980-х роках,Ауді КватроСистема включає постійний повний привід у поєднанні з диференціалом підвищеного ковзання. У 1990-х роках з'явилися електронні диференціали підвищеного ковзання (електронні диференціали підвищеного ковзання), такі як...БМВСистема DSC. У цей період диференціали підвищеного ковзання стали стандартним обладнанням високопродуктивних автомобілів. У 1982 році Torsen почав просувати її для Audi Quattro та...Subaru Impreza WRX STIУ 1996 році компанія AAM випустила серію TracRite для покращення зчеплення з дорогою.
- 2000-ті роки – дотепер: сучасні інновації та електрифікація
У 2000-х роках диференціали обмеженого ковзання інтегрували системи ABS та ESC. В останні роки, з розвитком електромобілів, таких як система з двома двигунами Tesla, було змодельовано функціональність обмеженого ковзання. У 2020-х роках гібридні автомобілі ще більше оптимізували технологію обмеженого ковзання для забезпечення рекуперативного гальмування. Моделі з електронним керуванням, такі як DCCD у Subaru Impreza WRX STI, дозволяють водієві регулювати налаштування.
| Період часу | Віха | Ключові учасники/застосунки | Фокус на розробці типу |
|---|---|---|---|
| 1827-1897 | Основний винахід диференціала | Онисіфор Пекер, Джеймс Старлі | Основа відкритого диференціала |
| 1932-1935 | Народження та патенти концепції обмеженого проковзування | Фердинанд Порше, ZF | Перша конструкція з обмеженим ковзанням, застосування в гоночній системі |
| 1956-1957 | Комерційні застосування | Packard Twin Traction, GM Positraction | З широким поширенням цивільних транспортних засобів починають використовувати дискові гальма. |
| 1958-1970-ті роки | Патенти та диверсифікація Torsen на основі шестерень | Вернон Глісман, Chevrolet | Диференціація дисків та шестерень |
| 1980-ті-1990-ті роки | Електронна інтеграція та повний привід | Ауді Кватро, BMW DSC | З'являється електронне обмежене ковзання |
| 1996-2000-ті роки | TracRite із сучасною оптимізацією | ААМ, Тесла | Інтеграція ADAS для адаптації до електромобілів |
| 2020-ті роки – дотепер | Електрифікація та інтеграція штучного інтелекту | Subaru DCCD, основні виробники автомобілів | Інтелектуальна система обмеженого ковзання |
Диференціали з обмеженим ковзанням поширилися від гоночних інновацій до цивільного застосування, вирішуючи недоліки відкритих диференціалів. Наприклад, у гонках Формули-1 у Lancia D50 у 1950-х роках використовувався диференціал з обмеженим ковзанням для покращення характеристик на поворотах.
Види ЛСД
Зазвичай їх поділяють на «тип з датчиком обертального диференціала» та «тип з датчиком крутного моменту». Кожен тип слід використовувати правильно відповідно до системи приводу автомобіля та його цільового призначення. Типовим прикладом типу з датчиком обертального диференціала є в'язкий тип (силіконова олива герметизована всередині в'язкої муфти, використовуючи силу зсуву силіконової олії для обмеження диференціала), особливо поширений у автомобілях з переднім приводом (FF). Це в першу чергу ефективно на надзвичайно низьких поверхнях, таких як сніг, де існує велика різниця обертання між лівим і правим колесами.
Механізми вимірювання крутного моменту зазвичай використовуються в автомобілях FR (передньомоторний, задньопривідний). Хоча існує багато типів механізмів, ті, що використовуються в спортивних автомобілях FR, зазвичай використовують опір поверхні зубців кількох комбінацій передач (Super LSD тощо).ТорсенОсновний тип — це «тип».
Дисковий диференціал підвищеного ковзання (диференціал підвищеного ковзання зі зчепленням)
Дискові диференціали обмеженого ковзання, також відомі як диференціали обмеженого ковзання зчеплення або багатодискові диференціали обмеженого ковзання, є одними з найпоширеніших типів. Їхня основна функція полягає у використанні фрикційних дисків зчеплення для обмеження ковзання. Нижче детально описано їхню структуру, принцип роботи, переваги, недоліки та застосування, а також обговорюються такі підтипи, як односторонній, півторасторонній та двосторонній.
Структурний аналіз
Дискові диференціали обмеженого ковзання базуються на відкритих диференціалах з додаванням багатодискового зчеплення. Типові конструкції включають:
- Корпус диференціала: У ньому розміщена шестерня, і він з'єднаний з вхідним валом.
- Бічні шестерні: з'єднайте лівий та правий півосі.
- Планетарні передачі: дозволяють змінювати швидкості.
- Вузол диска зчеплення: внутрішні та зовнішні диски чергуються, причому внутрішній диск з'єднаний з корпусом диференціала, а зовнішній диск - з боковою шестернею. Зазвичай використовується тонкий диск зчеплення, одна половина якого з'єднана з карданним валом, а інша - з носиком зубчастої передачі.
- Пружини попереднього натягу: забезпечують початкове тертя.
- Механізм рампи або кулачкового механізму: вмикає зчеплення, коли є різниця крутних моментів. Павутинна шестерня встановлена на штифті та розташована в скошеній канавці, утворюючи рампу кулачкового механізму.
Наприклад, уІтонУ системі Posi-Traction компанії диски зчеплення виготовлені з вуглецевого волокна або металу, що робить їх термостійкими. Стеки зчеплення можуть бути розташовані на двох приводних валах або лише на одному; якщо лише один, решта приводних валів з'єднані за допомогою зубчастих коліс. LSD - це так звані механічні LSD з багатодисковою структурою зчеплення. Цей тип LSD останнім часом не був прийнятий для масового виробництва, але він залишається важливим компонентом у світі автоспорту. Це пояснюється тим, що "коефіцієнт зміщення крутного моменту" досягається шляхом зміни кута кулачка притискного кільця та вибору кількості дисків зчеплення відповідно до застосування. ※Це пояснюється тим, що "початковий крутний момент" можна вільно встановлювати, що призводить до чудової реакції на обмеження диференціала. ((※Коефіцієнт зміщення крутного моменту = Високий крутний момент на стороні μ ÷ Низький крутний момент на стороні μ)
Більший коефіцієнт зміщення крутного моменту означає кращу здатність регулювати розподіл крутного моменту між внутрішніми та зовнішніми ведучими колесами, а також може забезпечити краще зчеплення шин з дорогою. Масово вироблені LSD зазвичай мають коефіцієнти зміщення крутного моменту від 2,0 до 3,0.
Принцип роботи
Коли колеса рухаються нормально, а крутний момент збалансований, диски зчеплення відчувають незначне тертя, що призводить до невеликого проковзування. Коли одне колесо проковзує (наприклад, на обледенілих або засніжених дорогах), різниця крутних моментів змушує кулачковий механізм стискати диски зчеплення ближче один до одного, збільшуючи тертя та передаючи більше крутного моменту на колесо з зчепленням. Тертя може в кілька разів перевищувати значення попереднього натягу, з типовим коефіцієнтом обмеженого проковзування від 1,5:1 до 3:1.
Під час розгону дискові самоблокувальні зчеплення (LSD) є ефективнішими, оскільки диски зчеплення стискаються під навантаженням. Під час гальмування деякі конструкції (наприклад, односторонні) не вмикаються, щоб уникнути надмірної стабілізації. Крутний момент обмеженого ковзання Trq d пропорційний вхідному крутному моменту; чим більший вхідний крутний момент, тим щільніше зчеплення зчеплення. Фізично це залежить від коефіцієнта тертя μ та нормальної сили N, де сила тертя F = μN.
Класифікація підтипів базується на симетрії схилу:
- 2-стороннійПандус симетричний, забезпечуючи однаковий Trq d як для розгону, так і для уповільнення, що робить його придатним для гонок та забезпечує стабільність гальмування двигуном.
- Односторонній рухЗ одного боку нахил вертикальний (80–85°), ефективний лише під час розгону, а з іншого боку відкритий. Він підходить для передньопривідних автомобілів, щоб уникнути надмірного обертання.
- 1,5-стороннійНахил асиметричний, з прямим Trq d_fwd > зворотним Trq d_rev, але обидва не дорівнюють нулю, забезпечуючи проміжний баланс.
Переваги та недоліки
перевага:
- Він має швидкий час відгуку та підходить для гонок та бездоріжжя.
- Вартість відносно низька, а тертя легко регулювати (шляхом заміни дисків зчеплення).
- Він забезпечує регульований диференціал підвищеного ковзання та навіть підтримує подачу потужності, коли колеса не відриваються від землі.
недолік:
- Диски зчеплення зношуються та потребують регулярного обслуговування; їх може знадобитися замінювати кожні 60 000 миль.
- Продуктивність знижується за високих температур, що може спричиняти шум або вібрацію.
- За екстремальних умов перегрів може призвести до поломки.
Приклади застосування
Дискові LSD широко використовуються в автомобілях із заднім приводом, таких якФорд МустангСистема Track Pack. У сфері гонок, таких як...НАСКАРДля покращення швидкості проходження поворотів використовуються високопродуктивні дискові LSD. В останні роки електронно-керовані дискові LSD (такі як...)Mercedes-AMGСистема інтегрує датчики для динамічного регулювання тертя. Це застосовується до маслкарів, таких як...Шевроле КорветДля підвищення безпеки водіння взимку.
Варіації дискових LSD включають конічні типи зчеплення, в яких замість дисків зчеплення використовуються конічні елементи для створення тертя через зачеплення. Коли виникає різниця швидкостей, конічна шестерня тисне на корпус, створюючи крутний момент тертя, який обмежує бік швидкого ковзання. Граничний крутний момент залежить від кута конуса та обмежений розміром корпусу.
Диференціал обмеженого ковзання (LSD) шестерневого типу
Диференціали обмеженого ковзання шестерневого типу, також відомі як диференціали з датчиком крутного моменту або диференціали типу Torsen, розподіляють крутний момент за допомогою шестерень, а не тертя. Типовим продуктом є диференціал Torsen від Gleason.
Структурний аналіз
Зубчаста коробка передач LSD не має диска зчеплення та є суто механічною конструкцією.
- Черв'ячні передачі: основний компонент, що складається з черв'ячної передачі, з'єднаної з бічною шестернею, та черв'яка, з'єднаного з корпусом.
- Бічні передачі та планетарні передачі: подібні до відкритих передач, але з додатковими передачами зміщення крутного моменту.
- Корпус та вихідний вал: забезпечити зачеплення шестерень.
Torsen використовує гвинтові шестерні, де зубчастий опір автоматично розподіляє потужність, коли є різниця в крутному моменті. Варіанти включають Torsen T-1 (запатентований у 1958 році) та T-2 (розроблений у 1984 році, сумісний з валами з C-подібним затискачем).
Принцип роботи
Зубчасті АКПП використовують принцип незворотності передач. Під час нормального руху шестерні обертаються вільно, що дозволяє створювати різницю в швидкості. Коли одне колесо пробуксовує, різниця крутних моментів змушує черв'ячну передачу створювати опір, передаючи крутний момент на інший бік. Коефіцієнт обмеженого ковзання фіксований, зазвичай коливається від 2:1 до 5:1, залежно від кута повороту шестерні.
На відміну від дискового розподілу крутного моменту, шестерневий розподіл крутного моменту ефективний як для розгону, так і для гальмування (2-сторонній тип) і не має проблем зі зносом. Коефіцієнт розподілу крутного моменту визначається конструкцією шестерні та не потребує зовнішнього керування. Фізично, зміщення крутного моменту базується на терті шестерні та силі розділення, а Trq d збільшується зі збільшенням вхідного крутного моменту.
Переваги та недоліки
перевага:
- Він не має тертя чи зносу, має тривалий термін служби та потребує мінімального обслуговування.
- Він працює плавно та тихо, що робить його зручним для щоденного водіння.
- Він залишається стабільним при тривалих високих навантаженнях, таких як їзда на далекі відстані бездоріжжям.
недолік:
- Він дорогий і складний у виробництві.
- Коефіцієнт ковзання фіксований і його нелегко регулювати.
- При повній втраті зчеплення з дорогою (наприклад, коли одне колесо зависає в повітрі), його характеристики не такі хороші, як у дискового колеса.
Приклади застосування
Зубчасті диференціали LSD зазвичай використовуються в повнопривідних автомобілях, таких як центральний диференціал в Audi Quattro. Позашляховики, такі як...Тойота Ленд КрузерВикористовуйте тип Torsen для покращення позашляхових можливостей. Високопродуктивні транспортні засоби, такі як...Порше 911Поєднання шестерні LSD з електронною системою оптимізує розподіл потужності. Інші застосування включають...Форд Фокус РСQuaife ATB та Eaton Truetrac доступні у вигляді пікапів 4x4.
Варіанти зубчастого типу включають косозубі передачі, в яких використовуються зачеплення лівої та правої планетарних шестерень для створення тертя, яке обмежує сторону, що швидше обертається, коли є різниця швидкостей. Вони використовуються в таких автомобілях, як Suzuki Escudo.
Порівняння типу диска та типу шестерні
Дискові та шестерні диференціали обмеженого ковзання мають свої характеристики:
- ефективністьДисковий тип забезпечує швидшу реакцію та підходить для агресивного водіння; зубчастий тип забезпечує плавнішу їзду та підходить для їзди на далекі відстані.
- ДовговічністьЗубчасті зчеплення мають очевидну перевагу – вони не зношуються; дискові зчеплення потребують технічного обслуговування.
- Вартість та застосуванняДисковий тип є більш економічним і використовується в автомобілях із заднім приводом; шестерний тип є висококласним і використовується в системах повного приводу.
- Майбутні тенденціїОбидва напрямки рухаються до електронізації, як-от eLSD у поєднанні з датчиками.
Порівняльні таблиці:
| Порівняльні елементи | Дисковий диференціал обмеженого ковзання | Диференціал обмеженого ковзання шестерневого типу |
|---|---|---|
| Основний механізм | Фрикційний диск зчеплення | черв'ячна передача |
| Коефіцієнт обмеженого ковзання | Регульований (1,5-3:1) | Фіксований (2-5:1) |
| перевага | Швидка реакція, низька вартість, регульований | Міцний, безшумний та плавний |
| недолік | Знос, перегрів, шум | Висока вартість, фіксоване передавальний коефіцієнт, слабше зчеплення з дорогою, ніж нуль |
| Типові застосування | гоночні автомобілі, автомобілі із заднім приводом | Повнопривідний, позашляховик |
| Вимоги до технічного обслуговування | Високий (заміна зчеплення) | Низький (без зношуваних деталей) |
| Реакція крутного моменту | Збільшення відповідно до коефіцієнта вхідного крутного моменту | Автоматичний розподіл тертя в передачі |
Це порівняння показує, що дискові гальма підходять для вимог високої продуктивності, тоді як шестерневі гальма наголошують на надійності. На треку дискові гальма пропонують блокування 1:1, тоді як шестерневі гальма не можуть забезпечити повне блокування.
Застосування та майбутні перспективи
Диференціали підвищеного ковзання незамінні в сучасних автомобілях. Гоночні автомобілі, наприклад...Ф1Для покращення часу проходження кола використовуються вдосконалені диференціали обмеженого ковзання (LSD); електромобілі, такі як Rivian R1T, імітують функціональність LSD. Застосування включають спортивні автомобілі, позашляховики, ралійні автомобілі, дрифт-кари та трекові автомобілі. У майбутньому, з розвитком автономного водіння, технологія обмеженого ковзання інтегруватиме штучний інтелект для динамічного регулювання його розподілу. В електромобілях двомоторні системи можуть програмно імітувати обмежене ковзання, зменшуючи механічну складність.
Від своєї інновації в 1930-х роках до сучасної електронної форми, диференціал обмеженого ковзання став свідком прогресу в автомобілебудуванні. Дискові та зубчасті диференціали задовольняли різні потреби, стимулюючи розвиток галузі. За допомогою хронологій та діаграм ми можемо чітко зрозуміти його віхи. У майбутньому технологія диференціалів обмеженого ковзання продовжуватиме розвиватися, адаптуючись до електричної та інтелектуальної ери.
Додаткова інформація:
- В інтернеті поширюється чутка, що на 13-й вулиці То Ква Ван стався серйозний інцидент, який відкрито кинув виклик правоохоронним органам поліції.
- Що таке кінські сили та крутний момент і де вони знаходяться?
- Чоловіка, який керував автомобілем у стані наркотичного сп'яніння, затримали після того, як він ухилився від поліції на автомобілі в стилі GTA в районі Чім Ша Цуй.
- 10 ефективних методів модифікації для покращення керованості автомобіля
