Блок дифференциала что это такое в автомобиле

Дифференциал — это механическое устройство, которое передает крутящий момент с одного источника на два независимых потребителя таким образом, что угловые скорости вращения источника и обоих потребителей могут быть разными относительно друг друга. Такая передача момента возможна благодаря применению так называемого планетарного механизма. В автомобилестроении, дифференциал является одной из ключевых деталей трансмиссии. В первую очередь он служит для передачи момента от коробки передач к колёсам ведущего моста.

Почему для этого нужен дифференциал ? В любом повороте, путь колеса оси, двигающегося по короткому (внутреннему) радиусу, меньше, чем путь другого колеса той же оси, которое проходит по длинному (внешнему) радиусу. В результате этого, угловая скорость вращения внутреннего колёса должна быть меньше угловой скорости вращения внешнего колеса. В случае с не ведущим мостом, выполнить это условие достаточно просто, так как оба колеса могут не быть связанными друг с другом и вращаться независимо. Но если мост ведущий, то необходимо передавать крутящий момент одновременно на оба колеса (если передавать момент только на одно колесо, то возможность управления автомобилем по современным понятиям будет очень плохой). При жесткой же связи колёс ведущего моста и передачи момента на единую ось обоих колёс, автомобиль не мог бы нормально поворачивать, так как колеса, имея равную угловую скорость, стремились бы пройти один и тот же путь в повороте. Дифференциал позволяет решить эту проблему: он передаёт крутящий момент на раздельные оси обоих колёс (полуоси) через свой планетарный механизм с любым соотношением угловых скоростей вращения полуосей. В результате этого, автомобиль может нормально двигаться и управляться как на прямом пути, так и в повороте.

Однако, ввиду физики устройства, у планетарного механизма есть очень нехорошее свойство: он стремится передать полученный крутящий момент туда, куда легче. Например, если оба колеса моста имеют одинаковое сцепление с дорогой и усилие, необходимое для раскручивания каждого из колёс одинаковое, дифференциал будет распределять крутящий момент равномерно между колёсами. Но стоит только появится ощутимой разнице в сцеплении колёс с дорогой (например, одно колесо попало на лёд, а другое осталось на асфальте), как дифференциал тут же начнёт перераспределять момент на то колесо, усилие для раскрутки которого наименьшее (то есть на то, которое находится на льду). В результате, колесо, находящееся на асфальте перестанет получать крутящий момент и остановится, а колесо, находящееся на льду примет на себя весь момент и будет вращаться с увеличенной угловой скоростью, причем планетарный механизм будет играть роль редуктора, повышающего скорость вращения этого колеса. Естественно, это явление сильно ухудшает проходимость и управляемость автомобиля. Ведь по логике вещей, в рассмотренной ситуации момент желательно передавать на колесо, расположенное на асфальте, чтобы автомобиль мог продолжить движение.

В полноприводных автомобилях дифференциалом обычно оборудованы два моста, а зачастую дифференциал можно обнаружить еще и между мостами (межосевой дифференциал). Таким образом, мы получаем схему трансмиссии, в которой присутствуют целых три дифференциала: два мостовых и один межосевой. Последний необходим для постоянного движения с полным приводом и передачей момента на все четыре колеса. Ведь в повороте колёса рулевого моста (обычно переднего) имеют совсем другие угловые скорости, нежели чем колёса заднего моста. Межосевой дифференциал призван передавать крутящий момент от коробки передач к обоим ведущим мостам с разным соотношением угловых скоростей. Такая схема с тремя дифференциалами является одной из самых распространённых схем для постоянного полного привода (Full time 4WD).

Однако, это уже тема другого раздела. В данном разделе нас интересует дифференциал и его свойства. Возвращаясь к вышеописанному проблемному свойству планетарного механизма, интересно рассмотреть ситуацию, когда полноприводный автомобиль с межосевым дифференциалом одним из четырёх колёс попал на тот же лёд (или в скользкую яму). Что тогда произойдёт ? Дифференциал моста, колесо которого находится на льду, отдаст весь полученный крутящий момент на это колесо. Межосевой дифференциал, в свою очередь, тоже стремится передать крутящий момент туда, куда легче. Естественно, межосевому дифференциалу легче отдать момент на мост с прокручивающимся на льду колесом, нежели чем на мост, колёса которого имеют хорошее сцепление с дорогой и могут двигать автомобиль. В результате, весь крутящий момент от двигателя и коробки передач пойдёт на раскручивание единственного колеса, находящегося на льду. Остальные три колеса остановятся и не будут получать никакого крутящего момента от дифференциалов. Итог: из четырёх ведущих колёс осталось только одно, которое проскальзывает на льду — полноприводный автомобиль «застрял». Как же заставить дифференциалы передавать крутящий момент на колёса с более хорошим дорожным сцеплением ? Для этого были разработаны различные способы частичной и полной, ручной и автоматической блокировки дифференциалов, которые будут рассмотрены ниже.

Основной целью блокировки дифференциала является передача необходимого крутящего момента обоим его потребителям (полуосям или карданам). Существуют принципиально разные методы решения данной задачи.

При таком типе блокировки, дифференциал фактически перестаёт выполнять свои функции и превращается в простую муфту, жестко связывающую полуоси (или карданы) между собой и передающую им одинаковый крутящий момент с одинаковой угловой скоростью. Для того, чтобы полностью заблокировать классический дифференциал, достаточно либо заблокировать возможность вращения сателлитов, либо жестко соединить между собой чашку дифференциала с одной из полуосей. Такая блокировка как правило реализована при помощи пневматического, электрического или гидравлического привода, управляемого водителем из салона автомобиля. Применяется как для мостовых, так и для межосевых дифференциалов. На картинке изображена схема блокировки компании ARB для мостового дифференциала, в которой блокируются сателлиты.

Включать подобного рода блокировки можно только при полностью остановленном автомобиле. Пользоваться ими надо крайне аккуратно, так как усилия мотора вполне достаточно чтобы «сорвать» механизм блокировки или поломать полуось. Применять такие блокировки желательно только на небольших скоростях для передвижения по труднопроходимой местности, так как при их применении в мостах (особенно в рулевых), автомобиль очень сильно теряет в управляемости. Как правило, жесткими блокировками мостовых и межосевых дифференциалов оборудуются полноценные рамные внедорожники, такие как Toyota Land Cruiser, 4Runner (Hilux Surf), Mercedes G-Class и. т. п.

Limited Slip Differentials — дифференциалы с ограниченным «проскальзыванием» (одной полуоси относительно другой).

В этом случае применяется блокировка одной из полуосей с чашкой дифференциала. Вискомуфта монтируется соосно полуоси таким образом, что один её привод жестко крепится к чашке дифференциала, а другой — к полуоси. При нормальном движении угловые скорости вращения чашки и полуоси одинаковые, либо незначительно отличаются (в повороте). Соответственно, рабочие плоскости вискомуфты имеют такое же небольшое расхождение в угловых скоростях и муфта остаётся разомкнутой. Как только одна из осей начинает получать ощутимо больший момент и более высокую угловую скорость вращения относительно другой, в вискомуфте появляется трение и она начинает блокироваться. Причем, чем больше разница в скоростях, тем сильнее трение внутри вискомуфты и степень её блокировки. По мере увеличения степени блокировки вискомуфты и выравнивания угловых скоростей чашки и полуоси, трение внутри вискомуфты начинает падать, что ведёт к плавному размыканию вискомуфты и отключению блокировки. Данная схема применяется для межосевых дифференциалов, так как её конструкция слишком массивна для установки на мостовой редуктор. (Схема на картинке) Подобный механизм блокировки хорошо подходит для эксплуатации в условиях плохого дорожного покрытия, однако, в условиях настоящего бездорожья его способности далеко не выдающиеся: вискомуфта не справляется с постоянными сменами состояний сцепления мостов с грунтом, запаздывает при включении, перегревается и выходит из строя. Данный тип блокировки межосевого дифференциала можно встретить на «паркетных» внедорожниках: Toyota Rav4, Lexus RX300 и. т. п.

Принцип работы этих блокировок достаточно прост. Вместо классического шестеренчатого планетарного механизма используются кулачковые или зубчатые пары, которые при небольшой разнице в угловых скоростях полуосей имеют возможность взаимно проворачиваться (перескакивать), а при пробуксовке заклиниваются и блокируют полуоси друг с другом. Нетрудно себе представить, что происходит с автомобилем при срабатывании такой блокировки в повороте.

Некоторые экземпляры просто отключают одну из полуосей в момент возникновения небольшой разницы скоростей. Именно поэтому, штатно такими блокировками оборудуются только дифференциалы военной и специальной техники (БТР и. т. п.)

Устройство таких дифференциалов довольно простое и принципиально ни чем не отличается от устройства обычного открытого дифференциала. Между полуосями и чашкой дифференциала добавлены комплекты блоков фрикционных пластин (которые помечены на картинке справа красными точками). Именно поэтому, подобные дифференциалы часто именуют «friction based LSD». Когда дифференциал пытается перераспределить крутящий момент на одну из полуосей и начинает возникать разница в угловых скоростях полуосей и чашки, пластины под действием силы трения сдерживают возникновение этой разницы. Разумеется, когда величина крутящего момента превосходит силу трения пластин, всё вращение передаётся на более легко вращаемую полуось. Такие блокировки работают в сравнительно небольшом диапазоне отношения моментов.

Довольно часто фрикционные блоки подпружинивают. Такие дифференциалы штатно устанавливаются в задний мост многих внедорожников — Toyota 4Runner (Hilux Surf), Nissan Terrano, Kia Sportage и. т. п. Американская компания ASHA Corp. пошла дальше, снабдив пакет фрикционов LSD дифференциала устройством блокировки, состоящего из насоса с поршнем (Героторный дифференциал). При возникновении разности в угловых скоростях полуоси и чашки насос нагнетает масло (жидкость) на поршень и сдавливает фрикционный блок, тем самым блокируя дифференциал. Данная конструкция получила название Gerodisk (Hydra-Lock) и штатно устанавливается на внедорожники Chrysler (на картинке слева). Практически для всех friction based дифференциалов необходимо применять специальное масло, которое содержит присадки, обеспечивающие нормальную работу фрикционных блоков.

Это одна из самых интересных, эффективных, технологичных и практически применяемых форм блокировки дифференциалов. Принцип работы основан на свойстве гипоидной пары «расклиниваться». В связи с этим, основные (или все) зацепления в таких дифференциалах гипоидные (червячные, или в простонародье — винтовые). Разновидностей конструкций не так уж и много — можно выделить три основных типа.

Первый тип производит компания Zexel Torsen. (T-1) Гипоидными парами являются шестерни ведущих полуосей и сателлиты. При этом каждая полуось имеет собственные сателлиты, которые парно связанны с сателлитами противоположной полуоси обычным прямозубым зацеплением. Следует отметить, что ось сателлита перпендикулярна полуоси. При нормальном движении и равенстве передаваемых на полуоси моментов, гипоидные 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 гипоидную 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.

Автором второго типа является англичанин Rod Quaife. В данном случае, оси сателлитов параллельны полуосям. Сателлиты расположены в своеобразных карманах чашки дифференциала. При этом парные сателлиты имеют не прямозубое зацепление, а образуют между собой еще одну гипоидную пару, которая расклиниваясь, так же участвует в процессе блокировки (на второй картинке). Подобное устройство имеет и дифференциал True Trac компании Tractech. Даже у нас в России появилось производство аналогичных дифференциалов под отечественные автомобили УАЗ и. т. д.

А вот компания Zexel Torsen в своём дифференциале T-2 предложила немного другую компоновку по сути, того же устройства (на картинке справа). Благодаря своей необычной конструкции, парные сателлиты соединены между собой со внешней стороны солнечных шестерней. По сравнению с первым типом, эти дифференциалы имеют меньший диапазон работы блокировки, однако они более чувствительны к разнице передаваемого момента и срабатывают раньше (начиная от 1.4/1). Компания Tractech недавно выпустила мостовой torque sensitive дифференциал Electrac, снабженный принудительной электроприводной блокировкой.

Третий тип производится компанией Zexel Torsen (Т-3) и используется в основном для межосевых дифференциалов. Планетарная структура конструкции позволяет сместить номинальное распределение момента в пользу одной из осей. Например, используемый на 4Раннере 4-го поколения дифференциал Т-3 имеет номинальное распределение момента 40/60 в пользу задней оси. Соответственно, смещен и весь диапазон работы частичной блокировки: от (front/rear) 53/47 до 29/71.
В целом, смещение номинального распределения момента между осями возможно в диапазоне от 65/35 до 35/65. Срабатывание частичной блокировки происходит при 20-30% разнице в передаваемых на оси моментах. Так же, подобная структура дифференциала делает его компактным, что в свою очередь, упрощает конструкцию и улучшает компоновку раздаточной коробки.
Вышеописанные torque sensitive дифференциалы очень популярны в автоспорте. Более того, многие производители устанавливают такие дифференциалы на свои модели штатно, как в качестве межосевых, так и межколёсных дифференциалов. Например, Тойота устанавливает такие дифференциалы как на легковые автомобили (Supra, Celica, Rav4, Lexus IS300, RX300 и. т. д), так и на внедорожники (4Runner / Hilux Surf, Land-Cruiser, Mega-Cruiser, Lexus GX470) и автобусы (Coaster Mini-Bus). Данные дифференциалы не требуют применения специальных присадок к маслу (в отличии от friction-based дифференциалов), однако лучше использовать качественное масло для нагруженных гипоидных передач.

Управление работой дифференциалов при помощи электронных систем контроля тормозных усилий (Traction Control и т. п.)

В современном автомобилестроении применяется всё больше и больше электронных систем контроля за движением автомобиля. Уже редко можно встретить автомобили, не оснащенные системой ABS (не дающей колёсам заблокироваться при торможении). Более того, уже с конца 80-х годов прошлого века передовые производители стали комплектовать свои флагманские модели системами контроля тяги и сцепления колёс — Traction Control. Например, Тойота установила систему Traction Control на Lexus LS400 в 1989 (90) году. Принцип работы такой системы прост: универсальные (так же обслуживают ABS) датчики вращения, установленные на контролируемых колёсах, фиксируют начало пробуксовки одного колеса оси относительно другого и система автоматически притормаживает забуксовавшее колесо, тем самым увеличивая на него нагрузку и вынуждая дифференциал отдать момент на колесо с хорошим сцеплением. При сильной пробуксовке, система так же может ограничивать подачу топлива в цилиндры. Работа такой системы очень эффективна, особенно на заднеприводных автомобилях. Как правило, при желании такую систему можно принудительно деактивировать кнопкой на приборной панели.

From Wikipedia, the free encyclopedia

A locking differential is a mechanical component, commonly used in vehicles, designed to overcome the chief limitation of a standard open differential by essentially «locking» both wheels on an axle together as if on a common shaft. This forces both wheels to turn in unison, regardless of the traction (or lack thereof) available to either wheel individually.

When the differential is unlocked (open differential), it allows each wheel to rotate at different speeds (such as when negotiating a turn), thus avoiding tire scuffing. An open (or unlocked) differential always provides the same torque (rotational force) to each of the two wheels on that axle. Therefore, although the wheels can rotate at different speeds, they apply the same rotational force, even if one is entirely stationary, and the other spinning (equal torque; unequal rotational speed).

By contrast, a locked differential forces both left and right wheels on the same axle to rotate at the same speed under nearly all circumstances, regardless of the tractional differences at either wheel. Therefore, each wheel can apply as much rotational force as the traction under it will allow, and the torques on each side-shaft will be unequal. (Unequal torque, equal rotational speeds). Exceptions apply to automatic lockers, discussed below.

A locked differential can provide a significant traction advantage over an open differential, but only when the traction under each wheel differs significantly.

All of the above applies to central differentials as well as to those in each axle: full-time four-wheel-drive vehicles have three differentials, one in each axle, and a central one (called a «transfer case») between the front and rear axles.

Applications[edit]

• Some utility vehicles such as tow trucks, forklifts, tractors, and heavy equipment use locking differentials to maintain traction, especially when driving on soft, muddy, or uneven surfaces. Lockers are common in agricultural equipment and military trucks. On some farm tractors, there is a pedal that can be stepped on with the operator’s heel to lock the differential as needed.
• Differential locking can also be used in the sport of drifting as an alternative to a limited-slip differential.
• Four-wheel drive vehicles that drive off-road often use a locking differential to keep from getting stuck when driving on loose, muddy, or rocky terrain. Locking differentials are considered essential equipment for serious off-road driving. Many such vehicles have a locking differential on the central differential (between the front and rear axles), rear differential and front differential, or any combination of any of the three. Differential locks are also used on some «non-utility» four-wheel-drive vehicles (such as the Mitsubishi Shogun) to compensate for a relative lack of axle articulation (vertical wheel movement). High amounts of articulation are desirable for off-road driving, to allow the wheels to maintain ground contact over uneven surfaces, but this can lead to excessive body-roll at high speeds on the road, as well as vague^[vague] steering. Such 4x4s often have suspension systems designed as a compromise between articulation and handling. If articulation is limited, one wheel on an axle may be lifted off the ground by rough terrain, thus losing all traction to all wheels (all power goes to the lifted wheel, which spins freely). A rear locking differential is often supplied to make up for this compromise – if a wheel is lifted off the ground, the locking differential can be activated, driving the wheel that remains on the ground.

Types[edit]

Automatic lockers[edit]

Automatic lockers lock and unlock automatically with no direct input from the driver. Some automatic locking differential designs ensure that engine power is always transmitted to both wheels, regardless of traction conditions, and will «unlock» only when one wheel is required to spin faster than the other during cornering. These would be more correctly termed automatic unlocking differentials, because their at-rest position is locked. They will never allow either wheel to spin slower than the differential carrier or axle as a whole, but will permit a wheel to be over-driven faster than the carrier speed. The most common example of this type would be the Detroit Locker, made by Eaton Corporation, also known as the Detroit No-Spin, which replaces the entire differential carrier assembly. Others, sometimes referred to as lunchbox lockers, use the stock differential carrier and replace only the internal spider gears and shafts with interlocking plates. Both types of automatic lockers will allow for a degree of differential wheel speed while turning corners in conditions of equal traction, but will otherwise lock both axle shafts together when traction conditions demand it.

• Pros: Automatic action, no stopping for engagement or disengagement is necessary when road conditions change.
• Cons: Increased tire wear and noticeable impact on driving behaviour. During cornering, which half-axle is uncoupled is dependent on torque direction applied by the driveline. When the torque direction is reversed, the speed of the driveline is suddenly forced to change from the inner to the outer axle, accompanied by tire chirping and a strong jerk. During cornering, the automatic locker is characterized by heavy understeer which transitions instantly to power oversteer when traction is exceeded.^[1]

Some other automatic lockers operate as an open differential until wheel slip is encountered and then they lock up. These types generally use an internal governor to monitor vehicle speed and wheel slip. An example of this is the Eaton automatic locking differential (ALD), or Eaton automatic differential lock (ADL), developed by the Eaton Corporation and introduced in 1973 for GM’s Rounded-Line C/K Series pickups and utilities.^[2] The Eaton ADL is sometimes incorrectly called the Gov-Lok, despite neither GM nor Eaton ever calling it by that name. Gov-Lok is rather an unofficial name of unknown origin that gained popularity over the years. Both Eaton and GM do not know where the name came from, and Eaton has made several unsuccessful attempts in the past to debunk the Gov-Lok name.^[3] An updated version of the old Eaton ADL design is still available from Eaton, now known as the Eaton mLocker mechanical differential lock.

Some other automatic lockers operate as an open differential until high torque is applied, at which point they lock up. This style generally uses internal gears systems with very high friction. An example of this is the ZF sliding pins and cams type available for use in early Volkswagens.

Selectable lockers MRT[edit]

Selectable lockers allow the driver to lock and unlock the differential at will from the driver’s seat. This can be accomplished in many ways.

• Compressed air (pneumatics).
• Cable-operated mechanism as is employed on the «Ox Locker».
• Electronic solenoids and (electromagnetics) like Eaton’s «ELocker». However, OEMs are beginning to offer electronic lockers as well. Nissan Corporation’s electric locker can be found as optional equipment on the Frontier (Navara), Xterra, and Titan. Ford offers an electronic rear locker on the F-series and Ranger trucks, as well as the fullsize Bronco. Toyota currently offers a rear e-locker on the Tacoma, 4Runner, and Tundra (2022+) (TRD Off-Road and TRD Pro trims only), but has also offered front and rear e-lockers on vehicles such as the Land Cruiser in the past.
  • Pros: Allows the differential to perform as an «open» differential for improved drivability and maneuverability, and provides full locking capability when it is desirable or needed.
  • Cons: Mechanically complex with more parts to fail. Some lockers require the vehicle to stop for engagement. Needs human interaction and forward-thinking regarding upcoming terrain. Unskilled drivers often put massive stress on driveline components when leaving the differential in locked operation on terrain not requiring a locker.

Spool[edit]

A spool is a device that connects the two axles directly to the ring gear. There is no differentiation side to side, so a vehicle equipped with a spool will bark tires in turns and may become unmanageable in wet or snowy weather. Spools are usually reserved for competition vehicles not driven on the street.^[4]

Mini-spool uses the stock carrier and replaces only the internal components of the differential, similar in installation to the lunchbox locker. A full spool replaces the entire carrier assembly with a single machined piece. A full spool is perhaps the strongest means of locking an axle, but has no ability to differentiate wheel speeds whatsoever, putting high stress on all affected driveline components.

The internal spider gears of an open differential can also be welded together to make a locked axle; this method is not recommended as the welding process seriously compromises the metallurgical composition of the welded components, and can lead to failure of the unit under stress.

Disadvantages[edit]

Because they do not operate as smoothly as standard differentials, automatic locking differentials are often responsible for increased tire wear. Some older automatic locking differentials are known for making a clicking or banging noise when locking and unlocking as the vehicle negotiates turns. This is annoying to many drivers. Automatic locking differentials also affect the ability of a vehicle to steer, particularly if a locker is located in the front axle. Aside from tire scuffing while turning any degree on high friction (low slip) surfaces, locked axles cause understeer and, if used on the front axle, will increase steering forces required to turn the vehicle. Furthermore, automatically locking differentials can cause a loss of control on ice where an open differential would allow one wheel to spin and the other to hold, while not transferring power. An example of this would be a vehicle parked sideways on a slippery grade. When both wheels spin, the vehicle will break traction and slide down the grade.

Alternatives[edit]

Limited-slip differentials (LSD) are considered a compromise between a standard differential and a locking differential because they operate more smoothly, and they do direct some extra torque to the wheel with the most traction compared to a standard differential, but are not capable of 100% lockup.^[5]

Traction control systems are also used in many modern vehicles, either in addition to, or as a replacement of, locking differentials. Examples include: Volkswagen’s electronic differential lock (EDL), Opel’s TC+ installed for the first time in Opel Astra G (2001), et cetera. This is not in fact a differential lock, but operates at each wheel. Sensors monitor wheel speeds, and if one is rotating more than a specified number of revolutions per minute (e.g. 100) than the other (i.e. slipping) the traction control system momentarily brakes it. This transfers more power to the other wheel,^[6] but still employs the open differential, which is the same as on cars without the EDL option. If all drive wheels lose traction, then throttle control may be automatically applied. Electronic traction control systems may be integrated with anti-lock braking systems, which have a similar action on braking and use some similar components. Such systems are used for example on the most recent^[when?] Nissan Pathfinder, Land Rover Defender, Land Rover Freelander, the McLaren P1 and the McLaren 650s.

Welded differential (commonly referred to as welded diff), the gears in a (open) differential are welded together as to function as if there was no differential. This is a cheap alternative for offroading or drifting.^[7][8]

References[edit]

Зачем это нужно

Почему в автомобилях применяются дифференциалы? Они нужны, потому что в поворотах колеса катятся с разной скоростью и проходят разное расстояние. Без этих узлов, обеспечивающих разницу вращения валов, имели бы место постоянные повышенные нагрузки на трансмиссию, да и шины изнашивались бы ударными темпами.

На ровных дорогах, тем более с хорошими сцепными качествами покрытия, проблем не возникает. Но если одно из ведущих колес попало, скажем, на лед или разгрузилось при диагональном вывешивании, оно забуксует, а второе колесо, имеющее хорошее сцепление с дорогой, вращаться не будет – из-за свободного дифференциала крутящий момент на нем будет равен нулю. Эта проблема актуальна не только для монопривода – беспомощным в подобных условиях будет и полный, если в трансмиссии нет блокировок.

Блокировка дифференциала позволяет передать крутящий момент на оба вала, даже если один из них вращается свободно, не встречая сопротивления. На внедорожниках и полноприводных кроссоверах, как правило, имеется блокировка межосевого дифференциала (принудительная или автоматическая), что значительно повышает их проходимость, но не спасает от диагонального вывешивания – с этим призваны бороться межколесные блокировки. Задняя в качестве стандартного или опционного оборудования встречается на многих моделях, а вот передняя – редкость.

На легковых моделях полный привод используется не столько ради повышения проходимости, сколько для лучшей устойчивости и реализации всех возможностей мощного двигателя на скользких покрытиях. Соответственно блокировки нужны и здесь, но уже для других целей – передачи крутящего момента на все колеса. Не менее важна такая возможность и на мощном моноприводе: без блокировки избыточная тяга просто уйдет в пробуксовку одного из колес, тогда как второе будет пассивно катиться по асфальту. Передний привод с блокировкой можно «заправлять» в поворот под тягой, а задний – отправлять в силовое скольжение.

Не только плюсы

Если все так чудесно, почему блокировку ставят далеко не на все модели? Во-первых, это дополнительный механизм, который усложняет конструкцию, а также увеличивает себестоимость автомобиля, притом что при обычной эксплуатации рядовой автомобилист не получит от него весомых преимуществ.

Во-вторых, блокировка имеет свои нюансы по части эксплуатации и процесса управления автомобилем. Особенно принудительная жесткая, которую можно использовать только на скользких покрытиях или слабонесущем грунте. Если оставлять ее включенной на асфальте, получим повышенную нагрузку и ускоренный износ шин. Включать такую блокировку некоторые производители рекомендуют только при полной остановке, хотя, скажем, на внедорожниках Toyota и Mitsubishi это допускается делать и на ходу.

Более мягкие самоблоки таких проблем не преподносят, но при неумелом обращении или агрессивной езде можно сломать привод или ШРУС. Например, это может произойти, если с хорошим «газом» попасть со снежно-ледового покрытия на асфальт.

Что касается вождения, то многое, конечно, зависит от степени «жесткости» блокировки: если она высокая у центрального или переднего дифференциала, то автомобиль будет демонстрировать недостаточную поворачиваемость, а при жесткой задней блокировке будет достаточно «нервным». Передний привод с блокировкой очень требователен к точности управляющих действий рулем и «газом». И так далее.

Вообще, если говорим про автоспорт, то тип и настойка блокировок – выбор инженеров и пилотов. А если речь про массовый автопром, то этим занимаются конструкторы, настраивая работу узлов таким образом, чтобы получить все требуемые от автомобиля качества, но минимизировать побочные эффекты. Особенно это касается «заряженных» легковых моделей с самоблоками, где от работы блокировки довольно сильно зависит и курсовая устойчивость, и управляемость.

Какие бывают

По степени воздействия механические блокировки бывают полными и частичными, по способу управления – принудительными и автоматическими (самоблоки). При этом по конструкции их можно разделить на следующие виды.

Кулачковые муфты используются в дифференциалах с полной принудительной блокировкой, изначально с ручным механическим управлением, но по мере развития технологий был внедрен гидравлический, пневматический и электрический привод. Как правило, именно они обычно применяются в межосевых дифференциалах внедорожников. Простой и надежный механизм, который, правда, допускает только два варианта работы дифференциала: полностью свободный и полностью заблокированный.

Автоматические самоблоки (дифференциалы повышенного трения) могут иметь определенный диапазон по жесткости срабатывания в зависимости от конструкции и настройки. Они «включаются» и «выключаются» без команды со стороны водителя – режим работы зависит от разности вращения валов. При одинаковой скорости дифференциал остается свободным, но если один вал начинает вращаться заметно быстрее, блокировка срабатывает. За счет чего?

Червячные блокировки используют следующий принцип: при разном вращении валов, а следовательно, и шестерен «червяки» сдвигаются и упираются в корпус дифференциала, обеспечивая за счет трения вращение обоих валов. Такие механизмы применяются и в межколесных дифференциалах, и в межосевых, а наибольшее распространение получил механизм Torsen, который плавно и очень быстро перераспределяет тягу. В тюнинге и автоспорте также хорошо известны блокировки Quaife, которые используют похожий принцип, но со своими особенностями.

В дисковых блокировках применяются фрикционные диски. Благодаря им при разном вращении валов крутящий момент на вторую ось передается за счет сил трения. Преднатяг регулируется пружинами, а в более сложных электронно-управляемых системах может применяться гидропривод, позволяющий выбирать степень блокировки в ручном или автоматическом режиме, что хорошо подходит для межосевого дифференциала.

Вискомуфта (вязкостная муфта) же работает несколько иначе. В ней тоже имеется набор фрикционных пакетов, но они находятся в специальной силиконовой жидкости, которая в обычном состоянии свободно проходит через отверстия этих дисков. При разности скорости вращения валов между фрикционами происходит трение, температура возрастает – и вязкость жидкости увеличивается, за счет чего все пакеты начинают вращаться с одинаковой скоростью.

Некоторые производители использовали вискомуфту именно для передачи тяги на вторую ось (например, старые модели Volkswagen Synchro), но также этот узел может использоваться именно в качестве блокировки дифференциала (например, Subaru с механическими КПП). В силу не очень высокой скорости срабатывания, а также склонности к перегреву эта схема сейчас практически не используется, разве что в качестве заднего самоблока.

Имитируй это!

Если блокировка межосевого дифференциала в полноприводных моделях все еще довольно активно применяется (или же используется электронно-управляемая многодисковая муфта с возможностью блокировки), то межколесные блокировки на массовых моделях практически ушли в историю, а их заменила электронная имитация.

Принцип ее работы тот же, что и у дедовского метода сдвинуть с места застрявший заднеприводный автомобиль. Если приподнять рычаг ручника, начнут подтормаживаться задние колеса, в том числе и то, которое проскальзывает из-за слабого сцепления с дорогой. Колесо получает сопротивление, на нем появляется крутящий момент – тягу получает и второе колесо, имеющее сцепление с дорогой.

Вот и электроника действует по тому же принципу: гидроблок ABS выборочно подтормаживает проскальзывающие колеса – тяга появляется на остальных. По сути, речь идет лишь об одном из режимов работы ESP. И если софт прописан грамотно, электронная блокировка дифференциала действительно работает и на управляемость, и на реализацию крутящего момента, и на проходимость.

Если завод не позаботился

Что делать, если блокировка нужна (для покорения бездорожья, освоения дрифта, просто для усовершенствования автомобиля и своих навыков), а ее нет на вашем автомобиле? Один из хороших вариантов – найти и установить заводскую блокировку, если она ставилась на эту или родственную модель. Но это может быть невозможно, или же вас может не устроить тип, степень «жесткости» блокировки или ее стоимость.

«Заварка» (сателлитов) дифференциала – решение из разряда «дешево и сердито». Сойдет для дрифта, но для большинства автомобильных соревнований это решение подходит не лучшим образом, поскольку негативно сказывается на управляемости автомобиля, а для повседневной эксплуатации не годится тем более (помним про повышенную нагрузку на трансмиссию и шины).

Что тогда остается? Искать и приспосабливать блокировки от сторонних производителей или от моделей других марок. Решение тут зависит еще и от целей. Например, для обычной эксплуатации сгодится «мягкий» самоблок, например, вязкостная муфта или Torsen. Для спорта обычно применяют дисковые или все те же червячные блокировки. При этом, если нет решений для вашей машины, возможно, придется «колхозить» альтернативный конструктив, что, конечно, потенциально снижает надежность техники.

Здесь стоит посоветовать обращаться к уже распространенным и неоднократно проверенным другими пользователями решениям, а еще неплохо бы прежде устроить тест-драйв на такой технике, чтобы представлять, что даст блокировка и какие нюансы в управлении подкинет.

Хотя заводские трансмиссии, та же Quattro, обладают завидной надежностью и долговечностью, заметим, что ресурс блокировки, особенно автоматической, все же отнюдь не бесконечен, особенно при активном использовании «по назначению». Например, вискомуфта может потребовать переборки и замены жидкости, в механическом самоблоке со временем изнашиваются детали, работающие на трение (фрикционные диски или «червяки»).

Если механизм – от известного производителя (британский Quaife, российский Торгмаш), найти запчасти или заменить его будет относительно легко. Если что-то редкое и экзотичное, снова придется что-то придумывать. Но если лично вы видите эффект от блокировки и точно представляете, что она вам дает, то оно того наверняка будет стоить.

Полноприводные машины в базе объявлений Автобизнеса