Проходимость для «легковушки»: виды блокировок дифференциала и их применение

“Haldex”

ЭТО НАЗВАНИЕ образовано от имени собственного шведской фирмы “Haldex”, первой в мире разработавшей и запатентовавшей дифференциал на основе многодисковой муфты с электронным управлением. В последнее время такие устройства становятся все более и более популярными. Причем подавляющее большинство автопроизводителей использует на своих моделях дифференциалы, произведенные непосредственно фирмой “Haldex”. Дело в том, что выпускаются такие муфты в виде единого узла, легко адаптируемого к установке практически на любой автомобиль.

По своей конструкции муфта “Haldex” отчасти похожа на виско-муфту, но отличается от нее принципом работы. В шведском устройстве блокировка производится не за счет изменения свойств залитой в корпус жидкости, а путем сжатия дисков с помощью управляемого электроникой гидропривода. Например, если датчики фиксируют, что один вал дифференциала начал вращаться быстрее, то блок управления немедленно дает команду электрическому насосу поднять давление в системе и прижать один диск к другому. Таким образом “Haldex” блокируется. А регулируя усилие сжатия дисков, электронный блок управляет и степенью блокировки муфты.

Относительно небольшая стоимость, минимальные запаздывания в работе и гибкость настроек – главные преимущества гидравлической многодисковой муфты типа “Haldex”. Поэтому на современных автомобилях такие устройства широко используются как совместно с обычным дифференциалом (для его блокировки), так и вместо него (к примеру, для подключения полного привода на многих внедорожниках). Такой трансмиссией, основанной на многодисковой гидравлической муфте, могут похвастать “Nissan X-Trail”, “Renault Koleos”, “VW Tiguan”, “Mitsubishi Outlander XL”, “Toyota RAV4”, “Audi TT”, “Audi A3”, “VW Golf 4Motion” и, естественно, все полно-приводные модели “Volvo”.

Как выполнить блокировку дифференциала своими руками?

Блокировкой дифференциала оснащается большинство новых авто. Некоторые из старых моделей тоже имеют данный механизм, но, в основном, это внедорожники и грузовые автомобили. Зато на сегодняшний день каждый уважающий себя производитель для большей проходимости автомобиля по пересеченной местности и в плохих погодных условиях, дополняет систему привода данным механизмом.

Как правило, она устанавливается на заднюю ось, но все чаще можно встретить авто с блокировкой передних и задних колес. Модной тенденцией стала электронная блокировка дифференциала. Пользу системы переоценить невозможно, не зря многие автолюбителя устанавливают ее на автомобили, изначально не оборудованные механизмом. Чтобы загореться этой идеей, достаточно на своем опыте ощутить разницу езды с ограничением крутящего момента и без него. Или хотя бы увидеть, как будут эти автомобили вести себя в сложных дорожных условиях. Но для начала следует более подробно узнать о том, что такое блокировка дифференциала, и какую роль она играет в осуществлении привода от коробки передач к колесной оси.

ЧТО ТАКОЕ ДИФФЕРЕНЦИАЛ

Не многие из водителей знают, что правое и левое колесо проходят разное расстояние при езде. Обусловлено это явление тем, что при поворотах колеса прокручиваются под разным углом по отношению к полуоси. Внешнее на повороте проходит большее расстояние, чем внутреннее. Дифференциал распределяет крутящий момент между обоими колесами в зависимости от движения каждого из них. Если одно из колес по каким-то причинам перестает совершать обороты, его нагрузка идет на соседнее.

Неведущие оси не имеют между собой никакой связи, потому колеса вращаются независимо друг от друга. Соединены между собой полуоси ведущих колес. Привод устроен таким образом, что одна полуось и трансмиссия могут прокрутить оба колеса. На ровной дороге с хорошим покрытием – это практически не ощущается. А вот на пересеченной местности, скользкой или мокрой дороге отсутствие системы равномерного распределения крутящего момента дает знать о себе сразу. Дифференциал без блокировки вращает только ту полуось, на которой находится меньшее сопротивление.

Грубо говоря, дифференциал – это узел агрегата, распределяющий крутящий момент на колеса по полуосям.

УСТРОЙСТВО

Принцип работы выше названного агрегата одинаково, где бы ни был он установлен. В основу классического автомобильного дифференциала положена планетарная передача. Карданный вал вращает ведущую шестерню редуктора моста. Ее вращение передается ведомой зубчатке. А так как она прикреплена к корпусу дифференциала, тот движется вместе с ней. От корпуса вращающий момент при помощи независимых друг от друга шестерен, называемых сателлитами, передается на полуоси. Скорость вращения карданного вала делится между полуосями не поровну. Однако, при любом соотношении скоростей их сумма – величина всегда постоянная.

• автоматическая;
• принудительная, включаемая водителем.

По способу управления блокированием:

• механическая;
• электромеханическая;
• гидравлическая;
• пневматическая.

Виды дифференциалов

Существуют разновидности дифференциалов. По месту нахождения разделяют межосевые и межколесные. Однако любой свободный дифференциал не позволит автомобилю выбраться из ситуации, когда одно из ведущих колес попадет в яму с глиной. Для решения подобных проблем разработчики придумали блокировка, которая, в свою очередь, подразделяется на следующие основные группы:

• блокирующиеся на 100%;
• механические устройства повышенного трения;
• самоблокирующиеся механизмы.

Каждый вид имеет как свои преимущества, так и свои недостатки. Например, «жесткие» блокировки достаточно часто приводят к износу резины, разрушения трансмиссии и быстрого выхода из строя коробки передач. И все это закономерно, так как при эксплуатации машина постоянно попадает в ямы и наезжает на кочки, а это довольно пагубно сказывается на трансмиссии.

Чтобы выровнять недостатки обычного и жесткого устройств, был создан цилиндрический дифференциал повышенного трения. Он имеет еще второе название — дифференциал ограниченного проскальзывания.

Принцип действия такой конструкции достаточно прост. Если к сателлитам применить определенную силу и зажать их, не позволяя им вращаться между полуосевыми шестернями с достаточно большой скоростью, то получится, что, с одной стороны, механизм позволит колес при повороте вращаться с разной скоростью. А с другой стороны, распределяет крутящий момент таким образом, что колесо, у которого будет наилучшее сцепление с дорожным покрытием, будет иметь большую силу тяги.

Еще стоит сказать о дисковом дифференциале повышенного трения. Чаще всего такая конструкция используется в заднеприводных автомобилях, которые планируется использовать на соревнованиях. Такая система блокирует колеса до определенного уровня нагрузок. Ее недостатком является довольно частая необходимость в замене дисков и масла в КПП.

На видео — принцип работы блокировки дифференциала:

А вот для использования транспортного средства как в обычных условиях эксплуатации, так и в соревнованиях очень удачно блокировки дифференциала с преднатягом (червячного типа). Преимуществ у такой системы гораздо больше, чем недостатков. Плюсами можно назвать:

• блокировка колес до 70%;
• минимум обслуживания;
• отсутствие рывков на руле;
• не нужно заливать в КПП специальное масло;
• установка системы не сопровождается трудностями;
• высокая проходимость машины;
• длительный срок службы конструкции;
• прекрасная управляемость автомобилем;
• отличное чувство равновесия;
• более высокая скорость прохождения поворотов;
• легкость вывода транспортного средства из заноса.

Что касается недостатков конструкции, то и они есть:

• с течением времени падает преднатяг;
• для работоспособности конструкции придется каждые 20-40 тыс. км менять регулировочные шайбы;
• если не проводить регулировочные работы, то система будет работать как свободный дифференциал.

Mercedes-Benz G-Class

Mercedes-Benz G-Class. Фото Mercedes

Легендарный немецкий внедорожник у многих ассоциируется в первую очередь со статусностью и некоторым пафосом. Между тем, укомплектованность «Гелика» в плане внедорожных возможностей может дать фору большинству конкурентов. Так, Mercedes-Benz G-Class имеет сразу три блокировки в штатном оснащении. Это традиционная межосевая блокировка, а также блокировки обоих дифференциалов на передней и задней осях.

Последний рестайлинг второго поколения данной модели мог быть укомплектован одним из четырех двигателей. Базовым является 3.0-литровый турбодизель на 245 л.с. Далее следует 420-сильный мотор на 4.0 литра. Стоит упомянуть и две «заряженные» версии AMG на 570 и 630 лошадиных сил.

Отметим, что в целом на рынке не так уж много моделей с полноценными межколесными блокировками, поэтому немалая часть любителей жесткого «офф-роуда» самостоятельно устанавливает на свои авто такие дифференциалы. Конечно же, намного лучше, если такая опция доступна уже в заводском исполнении.

Принцип работы самоблокируемого винтового дифференциала и что такое преднатяг

На рисунке приведен эскиз самоблокируемого дифференциала. Рассмотрим его элементы и принцип работы.

Когда одно из колес (например правое) начинает отставать связанная с ним полуосевая шестерня 4 вращается медленнее корпуса 1 и поворачивает входящий с ней в зацепление сателлит 5. Он передает движение связанному с ним сателлиту 5 из левого ряда, а тот, в свою очередь, на левую полуосевую шестерню 3.

Так обеспечиваются разные угловые скорости колес в повороте. Благодаря разности крутящих моментов на колесах в винтовом зацеплении возникают осевые и радиальные силы, прижимающие полуосевые шестерни 3, 4 и сателлиты 5, 6 торцами к корпусу 1, 2. Сателлиты 5, 6 также прижимаются к поверхности отверстий 8, в которых они расположены.

За счет этого и возникают силы осуществляющие частичную блокировку.

Преднатяг

Вследствие срабатывания любого межколёсного самоблокирующего дифференциала винтового или кулачкового типа (далее по тексту «самоблок») в трансмиссии автомобиля появляются кратковременные пиковые нагрузки, способствующие повышенному износу деталей трансмиссии. При работе «самоблока» на передней оси автомобиля может дополнительно создаваться толчковое усилие на рулевое колесо, что требует особой внимательности и навыков водителя и кратковременно резко снижает характеристики управляемости автомобиля.

Муфта предварительного натяга связывает между собой полуоси с определенным усилием, заданным значением преднатяга. При превышении усилия полуоси проворачиваются относительно друг друга и механизм работает как обычная винтовая блокировка.

Муфта предварительного натяга, используемая в «самоблоках» производства компании VAL-RACING:

— позволяет исключить возникновение пиковых нагрузок в трансмиссии автомобиля и на рулевом колесе;

— способствует более раннему срабатыванию «самоблока» в условиях движения, требующих повышенной проходимости автомобиля;

— при полном отсутствии момента на одном вращающемся колесе позволяет гарантированно подключать в работу второе неподвижное колесо этой же оси (ситуация трогания автомобиля с места в условиях диагонального вывешивания или трогания автомобиля с места при вывешивании одного колеса ведущей оси на домкрат).*

* — данное свойство приобретает автомобиль с использованием «самоблока» с высокими «натягами», точные величины которых в настоящее время устанавливаются дорожными испытаниями. Такие «самоблоки» рекомендуется устанавливать только на заднюю ось автомобилей, используемых в основном для пробега по бездорожью или для участия во внедорожных соревнованиях.

Рекомендуемая величина преднатяга в зависимости от условий эксплуатации автомобиля указана в таблице.

Таблица рекомендованного преднатяга муфты в зависимости от дорожных условий

Степени блокировки дифференциалов ВАЛ-РЕЙСИНГ

Винтовые дифференциалы ВАЛ-РЕЙСИНГ имеют три степени блокирования:

ЛЕГКАЯ — коэффициент блокирования до 35% (или 2) или разница в крутящих моментах (в силе тяги на колесе) отстающего к забегающему колесу не более 2 раз.

СРЕДНЯЯ — коэффициент блокирования до 50% (или 3), или разница в крутящих моментах (в силе тяги на колесе) отстающего к забегающему колесу не более 3 раз.

ЖЕСТКАЯ — коэффициент блокирования до 75% (или 5), разница в крутящих моментах (в силе тяги на колесе) отстающего к забегающему колесу не более 5 раз.

ЛЕГКАЯ степень блокирования

цифра «1» — первая, после букв цифра в маркировке. Для установки в коробки передач переднеприводных автомобилей и передних редукторов полноприводных автомобилей. Минимальные нагрузки на связанные с дифференциалом детали трансмиссии и рулевого управления. Использование автомобиля в городских условиях с выездами на природу, дачу и т.п. Активное использование переднеприводных автомобилей в зимних условиях города. Легкое бездорожье, грунтовые проселочные дороги. Использование в качестве аналога для замены оригинального дифференциала на машинах иностранного производства.

СРЕДНЯЯ степень блокирования

цифра «2» — первая, после букв цифра в маркировке. Для установки в коробки передач переднеприводных автомобилей, в передние и задние редукторы полноприводных автомобилей. Оптимальный, бюджетный вариант для установки на заднюю ось полноприводных автомобилей. Для автомобилей УАЗ при компоновке с 1-м дифференциалом в передний редуктор совместно с хабами. Заметно повышает проходимость переднеприводных автомобилей, особенно в зимних условиях и на грунтовых дорогах. Использование автомобиля для активного отдыха, рыбалка, охота, транспортировка и подъем прицепа с лодкой, движение по грязевым участкам, горные дороги и т.п. Для коммерческих легких грузовиков и фургонов, работающих круглогодично, особенно в зимних условиях, Для специальных автомобилей ремонтных подразделения, экологических служб, МЧС, лесного хозяйства, сельская медицина, сельская полиция и т.п. Применение в оригинальной самодельной технике, каракат и т.п. Автоспорт различных классов и уровней, в зависимости от задач. Усилитель руля в случае установки на управляемые колеса обязателен.

ЖЕСТКАЯ степень блокирования

цифра «7» — первая, после букв цифра в маркировке. Для установки в коробки передач спортивных переднеприводных автомобилей и багги на узлах 2108 и в задние редукторы полноприводных и заднеприводных автомобилей различного применения. Автоспорт различных классов и уровней, в зависимости от задач. Усилитель руля в случае установки на управляемые колеса обязателен. Рекомендуется для повышения надежности усиление трансмиссии автомобиля, установка дополнительно усиленных валов или полуосей на трансмиссию, особенно в автомобили, эксплуатируемые в сложных и отдаленных дорожных условиях, горных местностях.

Преимущества и недостатки рамного внедорожника

Положительные стороны рамной конструкции внедорожников следующие:

1. Меньшая степень звукопередачи и вибрации от шин и двигателя, благодаря которой водитель и пассажиры испытывают больший комфорт в сравнении с машиной, оснащенной несущим кузовом.
2. Увеличенный ресурс шасси, делающий автомобиль более долговечным.
3. Равномерное распределение нагрузки на кузов и раму при езде по пересеченной местности, благодаря чему машина не испытывает кренов.
4. Рамные внедорожники оснащают силовыми агрегатами повышенной мощности с высоким крутящим моментом, которые способны без перегрузки выполнять самые сложные задачи.
5. На основе одного шасси можно создавать несколько автомобилей с различным дизайном кузова и характеристиками.
6. На рамный внедорожник допустима установка колес большего диаметра (лифтование), для поднятия дорожного просвета и проходимости, что не влияет на основные показатели авто.

В сравнении с машинами, имеющими несущий кузов, рамные внедорожники имеют следующие недостатки:

1. Существенная масса автомобиля, что несколько усложняет его управляемость из-за высокого центра тяжести и деформаций рамы и кузова, направленных друг на друга.
2. Более высокий расход топлива.
3. Сниженный полезный объем салона авто.
4. Более низкие показатели пассивной безопасности из-за сложности определения зон деформации и вероятности взаимного смещения кузова и рамы при ДТП.

У нас на сайте есть очень познавательная статья про китайские внедорожники и кроссоверы. Рекомендую прочитать.

Мой отзыв о Даке и Рейсинге

Так уж получилось, что мне пришлось пользоваться двумя упомянутыми типами самоблоков. Цена их на момент приобретения была почти одинакова – десять тыров, установка тоже одинакова, но вот результат совершенно разный.

Если ДАК отказал примерно через полгода, причем не интенсивной эксплуатации, а при движении по обычным лесным дорогам, то тольяттинский (вал рейсинг) работает до сих пор.

Может, мне просто не повезло, но неоднократно встречались сообщения, что при производстве ДАК-ов есть проблемы с качеством металла. Так что думайте сами.

А нужен ли?

Мнений о том, нужен ли вообще самоблок, огромное множество, причём самых полярных – от «зачем он нужен» до «нужен обязательно». Как всегда, выбор – дело личное и каждый должен сделать его сам.

Мне же кажется, что всё зависит от того, как и где вы передвигаетесь на своем автомобиле. Если на дачу или по большей части по асфальту, то вам точно не нужен самоблок.

А еще интересно: Рейтинг генераторов на ниву

Примерно такая же ситуация, если ваше увлечение – оффроад и вы занимаетесь покорением непроходимых дорог. Здесь такие «полумеры», как самоблок, не пойдут и тут нужна полная ручная блокировка дифференциала.

Однако если вашей задачей является преодоление не слишком сильного бездорожья, движение по мокрой разбитой лесной дороге, т.е. обычные условия без экстрима, то самоблок может оказаться хорошим помощником в таких условиях.

Может, мне кажется, может, у меня так настроен самоблок, может быть, дело и не в этом, но зачастую, когда машина начинает «буксовать», неожиданно возникает рывок в противоположную сторону. Как будто сначала машина пошла туда, где колесо заблокировано, а потом оно опять получило момент, и машина дергается в противоположную сторону.

Самоблокирующийся дифференциал для Нивы является хорошим дополнением, позволяющим при правильном его использовании значительно улучшить ее внедорожные свойства.

Настоящие внедорожники: последний рубеж обороны

Выбор редакцииБольшой тест зимних шин: выбор «За рулем»!7 октябряНовый Land Rover Defender: перечисляем главные отличияВчера, в 8:42Никто не хотел уступать: кто главнее на парковке?Вчера, в 8:45Какие правила могут нарушать мигалки? Да в общем — все!Вчера, в 16:1412 наших машин с автоматом — вы знали, что их так много?7 октябряРассылки За Рулем: лучшее за неделюПодписатьсяОбсуждаемоеНовостиLada XRAY с автоматом нужна девяти покупателям из стаВчера, в 18:23Продавцу можно вернуть подержанный автомобиль — разъяснения дал Верховный судВчера, в 17:53Где в России покупают больше всего кроссоверов и внедорожников — исследованиеВчера, в 17:34«Авторынок»Lada XRAY с автоматом нужна девяти покупателям из стаГде в России покупают больше всего кроссоверов и внедорожников — исследованиеУ трети водителей — радикулит из-за автокресел.

Как у вас?СпецпроектыТесты шинБольшой тест зимних шин: выбор «За рулем»!Парк ЗРРемонт Datsun mi-DO: танцы с бубном вокруг тормозного цилиндраIAA-2019Новая модель для России: первый обзор Opel Grandland X3 февраля 2015 годаКакие кроссоверы в состоянии противостоять суровым дорожным условиям? Один из отличительных признаков настоящего бойца — мощная трансмиссия с раздаточной коробкой, понижающей передачей и жесткими блокировками дифференциалов.

В нашем обзоре — представленные на российском рынке вседорожники.

Максим Приходько ЭкспертChevrolet TrailblazerChevrolet TrailblazerChevrolet > Trailblazer

1. Обзор моделиНовостиСтатьиТестыОтзывыLADA 4x4LADA 4x4LADA > 4×4
   1. Обзор моделиНовостиСтатьиТестыОтзывыМодификацииKia MohaveKia MohaveKia > Mohave
      1. Обзор моделиНовостиСтатьиТестыОтзывыМодификацииУАЗ PatriotУАЗ PatriotУАЗ > Patriot
         1. Обзор моделиНовостиСтатьиТестыОтзывыМодификацииUAZ HunterUAZ HunterУАЗ > Hunter
            1. Обзор моделиНовостиСтатьиТестыОтзывыМодификацииToyota Land Cruiser PradoToyota Land Cruiser PradoToyota > Land Cruiser Prado
               1. Обзор моделиНовостиСтатьиТестыОтзывыМодификацииSuzuki Grand VitaraSuzuki Grand VitaraSuzuki > Grand Vitara
                  1. Обзор моделиНовостиСтатьиТестыОтзывыSsangYong RextonSsangYong RextonSsang Yong > Rexton
                     1. Обзор моделиНовостиСтатьиТестыОтзывыSsangYong KyronSsangYong KyronSsang Yong > Kyron
                        1. Обзор моделиНовостиСтатьиТестыОтзывыMitsubishi Pajero SportMitsubishi Pajero SportMitsubishi > Pajero Sport
                           1. Обзор моделиНовостиСтатьиТестыОтзывыМодификацииMitsubishi PajeroMitsubishi PajeroMitsubishi > Pajero
                              1. Обзор моделиНовостиСтатьиТестыОтзывыМодификацииLand Rover DiscoveryLand Rover DiscoveryLand Rover > Discovery
                                 1. Обзор моделиНовостиСтатьиТестыОтзывыМодификацииJeep WranglerJeep WranglerJeep > Wrangler
                                    1. Обзор моделиНовостиСтатьиТестыОтзывыМодификацииChevrolet NivaChevrolet NivaChevrolet > Niva
                                       1. Обзор моделиНовостиСтатьиТестыОтзывыМодификацииSuzuki JimnySuzuki JimnySuzuki > Jimny
                                          1. Обзор моделиНовостиСтатьиТестыОтзывыМодификации Материалы по теме Их действительно становится все меньше.

Устройство дифференциала Торсен

Данный механизм был запатентован в конце 1950-х годов в США и дал название одноименной компании. Самоблокирующийся дифференциал представляет собой устройство, внедренное в систему автомобиля, которое предает крутящий момент на приводы машины. Это необходимо для перераспределения мощности с трансмиссии и с двигателя на колеса для улучшения проходимости. Также его называют дифференциал повышенного трения torsen. Оно получило широкое применение на автомобилях с полным приводом и служит для блокировки мощности колеса при его проскальзывании и передаче его на рабочий привод. Такой эффект позволяет авто без усилий преодолеть дорожные препятствия в условиях непогоды или при экстремальных дорожных условиях в сравнении с обычными транспортными средствами. Типовые ситуации, в которых происходит применение данной системы следующие:

1. Зимние погодные условия, когда колеса могут потерять сцепление с дорогой. Эта ситуация грозит ДТП, заносом и потерей общего управления. В таком случае крутящий момент от потерявшего сцепления агрегата перераспределяется на действующие оси – авто не теряет управляемость, что, соответственно, не приводит к потере контроля над машиной.
2. Экстремальные природные условия – грязь, топи и иные типы покрытия, в которых может происходить пробуксовка. В такой ситуации блокиратор позволяет хоть и с трудом, но выбраться машине, также перераспределяя момент на колесах в различных пропорциях. Часто дифференциал торсен для УАЗ служит именно таким задачам.

К конструктивным особенностям межосевого дифференциала Торсен относятся:

1. В сравнении с конкурентами, которые в большинстве своем имеют в своей основе конические шестерни, в данной схеме присутствуют червячные. Наличие шестерен данной формы позволяет повысить КПД изделия в сравнении с конкурентами, а также перераспределять крутящий момент между колесами и осями в более широком диапазоне.
2. Наличие полуосевых шестерен также способствует увеличению эффективности на трении, что позволяет практически моментально при потере крутящего момента на колесе (потеря связи с покрытием – проскальзывание) передать его на рабочую деталь, тем самым повысив тягу на отдельном участке машины.
3. Корпус устройства служит не только для защиты от механического воздействия (так как данная деталь крепится на днище автомобиля), но и содержит все составные части.
4. Сателлиты – ведущие червячные шестерни в процессе работы выполняют функцию расклинивания, так как в силу особенностей конструкции червячная шестерня может приводить в действие иные элементы, но в момент блокировки находится в неподвижном состоянии.

Также за время своего существования данное изделие пережило выпуск 3 поколений. Текущее семейство устанавливают на многие современные модели.

Важно! Также на рынке большое распространение получают электронные устройства принудительной блокировки, которые приводятся в действие автоматически. Это продукция последних поколений, которая не требует вмешательства водителя, а посредством электронного блока управления самостоятельно перераспределяет крутящий момент в определенном соотношении

Как работает дифференциал автомобиля

Характер функционирования шестеренчатого узла практически во всех конструкциях идентичный. Рабочее деление силового момента в ответственный момент им производится в таких случаях:

• в процессе прямолинейного перемещения легковушки или грузовика;
• когда водитель осуществляет поворот;
• от возможной пробуксовки легковушки.

В процессе прямого следования по дороге автомобиля между полуосями крутящий силовой момент от двигателя распределяется в равных пропорциях. При этом оба диска получают равнозначную угловую скорость. Встроенные сателлиты в корпусе не получают вращения вокруг своей оси. Происходит отдача вращательного момента к каждой из полуосей от ведомой шестеренки основной передачи посредством неподвижного шестиренчатого зацепления.

Поворачивание автомобиля позволяет дифференциалу распределять в автономном режиме получаемое от мотора усилие и частоту вращения перераспределять по следующей схеме:

• так как внутреннее колесо идет по малому радиальному кругу, а также оно подвергается существенно большему сопротивлению, чем его пара, то повышенная нагрузка вынуждает его понизить скорость вращения;
• для колеса, перемещающегося по увеличенному радиусу с внешней стороны, значение угловой скорости повышается, что позволяет машине преодолевать повороты плавно без пробуксовок.

Исходя из получившейся кинематической схемы, каждое колесо ведущей пары вращается со своей угловой скоростью. За замедление вращения шины со внутреннего радиуса отвечают приводимые в движение сателлиты. За счет особой конструкции этого редуктора через конические шестеренки происходит повышение скорости колеса с внешнего радиуса. При этом главная передача отправляет стабильный крутящий момент все время поворота.

Машина может двигаться прямолинейно, но при этом ее колеса во время движения по бездорожью либо мокрой/скользкой трассе способны испытывать разноплановую нагруженность. Одно из них, возможно, теряет качественное сцепление с дорожным полотном (происходит пробуксовка), а второе получается перегруженным. Физически дублируется повтор кинематики, используемой в процессе поворота.

Однако, в данном случае неравномерное распределение нагрузки влечет за собой негативные факторы. Менее загруженная сторона по такому принципу работы способна получить до 100% от всей нагрузки со стороны двигателя. Более устойчивая полуось может лишиться вращения и перестанет крутиться.

С недостатком приходится бороться, внедряя внешнее воздействие одним из действенных методов:

• устанавливается ручная либо автоматическая блокировка;
• на автомобили ставится система курсовой устойчивости.

Второй метод более прогрессивный.

Проходимость для «легковушки»: виды блокировок дифференциала и их применение

Дифференциал — непременный атрибут любого автомобиля, имеющего пару ведущих колес, между которыми механическим способом распределяется крутящий момент от одного источника (двигателя). Исключение — картинг, где техника прохождения поворотов основана на скольжениях ведущих колес, а вопросы надежности и долговечности волнуют кого-либо в последнюю очередь.

Практически любой свободный дифференциал представляет собой нехитрый планетарный механизм, позволяющий правому и левому колесам реализовать равный крутящий момент при различной скорости вращения, без чего не обойтись при поворотах. Но в этом и главный недостаток: стоит одному из колес вывеситься или попасть на скользкое покрытие — крутящий момент на нем падает практически до нуля, а следом останавливается и противоположное колесо, еще имеющее контакт с поверхностью, поскольку специфика работы дифференциала лишает момента и его.

Бытует ошибочное представление, что в этом случае вся тяга перераспределяется на скользящее колесо, и хотя на самом деле это не так, результат не меняется: нет зацепа — нет движения.

Как мы действуем, если некому вытолкать машину из засады? Пытаемся либо подложить что-то под буксующее колесо, либо загрузить его, чтобы увеличить силу трения, создав тем самым крутящий момент, причем не только на этом колесе, но и на втором, как следует из принципа действия дифференциала.

Но то же самое можно сделать с помощью тормозов, на чем и базируется электронная имитация блокировки дифференциала: по сигналу датчиков скорости вращения (как правило, тех же, что работают с АБС) колесо «прихватывается» тормозным механизмом — и дело, как говорится, в шляпе.

Этот способ используется главным образом на полноприводных кроссоверах и внедорожниках, но концерн PSA, например, реализовал его в системе Grip Control на переднеприводниках Peugeot 3008 и 2008. Причем тут интерес представляет не столько само наличие электронной имитации блокировки, сколько различные алгоритмы работы: в режимах «снег», «бездорожье» и «песок» буксующее колесо притормаживается с разной интенсивностью. И максимальная допустимая скорость у каждого режима тоже своя: для езды по снегу, по мнению французов, достаточно 50 км/ч, по грязи можно двигаться не быстрее 80 км/ч, а в «песчаном» режиме — до 120 км/ч.

Ведь чем жестче блокировка, пусть даже электронная, — тем более проблемной становится управляемость (вспомним о картинге). Дифференциал автомобиля Porsche Cayenne в разрезе Карданный вал (1) через коническую зубчатую передачу передает вращение на корпус дифференциала (2). Корпус дифференциала через независимые друг от друга шестерни (сателлиты) (3) вращает полуоси (4).

Такое зацепление имеет не одну, а две степени свободы, и каждая из полуосей вращается с такой скоростью, с какой может.

Жесткая блокировка

Основная особенность жесткого типа блокировки заключается в том, что после задействования она распределяет момент между осями поровну. То есть, ведущий мост начинает работать как будто дифференциала в его конструкции вовсе нет.

Самым простым конструктивным исполнением полной блокировки является создание жесткой связи между корпусом дифференциала, закрепленного на ведомой шестерне главной передачи, и одной из полуосей. В результате такой связи дифференциал теряет возможность распределения вращения и передачи его только на одно колесо.

Простейшее конструктивное исполнение полной блокировки сводится к посадке на шлицы полуоси дополнительной муфты с механизмом управления. На этой муфте, а также на корпусе дифференциала проделаны зубья, которыми осуществляется зацепление этих элементов.

Для блокировки достаточно лишь ввести в зацепление муфту с корпусом и полуось получается жестко связанной с главной передачей.

Механическая блокировка

Полная блокировка используется как на межколесных, так и межосевых дифференциалах внедорожников и имеет исключительно принудительное ручное включение. При этом нередко этот механизм на переднем мосту не используется, чтобы не влиять на управляемость авто.

Принцип работы механизмов полной блокировки идентичен для всех вариантов, отличия заключаются лишь в конструктивном исполнении. А вот приводы их могут быть разными:

• механический;
• гидравлический;
• пневматический;
• электрический.

При этом все виды приводов выполняют одну задачу – вводят в зацепление муфту с корпусом.

Механический тип привода представлен в виде системы тяг и рычагов, гидравлический — двумя цилиндрами (главным и рабочим), соединенных между собой трубопроводной магистралью, пневматический – пневмоцилиндром с рабочей камерой, электрический – электродвигателем.

Достоинством жесткой блокировки является обеспечение высокой проходимости авто, поскольку при любых условиях колеса всегда двигаются с одной скоростью.

Но есть и недостатки:

• Повышенная нагрузка на трансмиссию;
• Невозможность движения по дорогам с твердым покрытием;
• Не допускаются высокие скорости передвижения;
• Ручное управление.

Несмотря на это многие любители полноценных внедорожников предпочитают именно этот тип блокировки.

Как сделать

Проще всего сделать постоянную полную блокировку дифференциала. Но такая самодельная блокировка приемлема для автомобилей, передвигающихся только по бездорожью. Например, для ралли-рейдовых авто. Чтобы реализовать задумку, нужно снять агрегат, оснащенный дифференциалом, и разобрать его. После чего приварить сателлиты к осям. Фиксация шестерен позволит механизму делить скорость вращения между полуосями только в пропорции 50 на 50.

Достаточно ли будет ее жесткости, вы узнаете после сборки на испытаниях вашей самоделки. Пружина предназначена для того, чтобы прижимать сателлиты к корпусу дифференциала. От этого под действием силы трения сателлиты будут медленнее вращаться вокруг своей оси. Чем больше будет сила трения, тем ровнее станет делиться скорость вращения карданного вала между полуосями. Металлические втулки нужны для того чтобы исключить соприкосновение сателлитов с пружиной.

Конечно, установка блокировки дифференциала заводского изготовления проще и результат такого апгрейда лучше. Однако он требует больших затрат и практически исключает из процесса творчество. Стоимость «самоблоков» для автомобилей семейства ВАЗ немногим менее 12 тыс. р. Зато их установка требует лишь внимательности и аккуратности. При этом нет необходимости в специальном инструменте.

Какая блокировка лучше

Ответ на этот вопрос зависит от того, какой у вас автомобиль и где вы на нем ездите. Поэтому скажем всего несколько слов об особенностях разных типов блокировок.

• Принудительная ручная блокировка. Преимуществом является полное включение и выключение ее в нужное время и, как следствие, лучшая проходимость транспортного средства. К недостаткам можно отнести необходимость заблаговременного включения и обязательного выключения.
• Автоматическая блокировка. Включение и выключение без участия водителя – безусловное преимущество. Заметная инерционность – ее явный недостаток.

https://youtube.com/watch?v=Wx0d5H7xdHs

https://youtube.com/watch?v=Z-2wJxcrFws