Блокировка дифференциала: как это работает

О чем речь? Блокировка дифференциала доступна не на всех автомобилях. Эта опция актуальна для внедорожников, передвигающихся по пересеченной местности в сложных условиях, она позволяет улучшить сцепление с грунтом и уверенней управлять машиной.

Как работает? Существует несколько типов блокировки дифференциала: ручная, автоматическая, электронная. Первые два отличаются способом активации. Электронная блокировка лишь имитирует эффект, но все равно позволяет уменьшить пробуксовку на мягком грунте.

Что такое дифференциал

Дифференциал является механизмом, который передает крутящий момент с одного источника на два независимых потребителя, позволяя им иметь различные угловые скорости вращения. Это достигается за счет использования планетарного механизма.

Один из основных компонентов трансмиссии в автомобиле — дифференциал, который обеспечивает передачу момента от коробки передач непосредственно к колесам ведущего моста.

Дифференциал необходим для того, чтобы учесть разницу в пути, проходимом колесами во время поворота.

Колесо, двигающееся по внутреннему радиусу, проходит меньшее расстояние, чем двигающееся по внешнему радиусу, поэтому угловая скорость вращения внутреннего должна быть меньше.

При не ведущем мосте нетрудно соблюсти условие, поскольку оба колеса могут вращаться независимо друг от друга.

Однако в случае ведущего моста необходимо передать крутящий момент на оба колеса одновременно, чтобы обеспечить эффективное управление автомобилем.

Если колеса ведущего моста были бы жестко связаны, автомашина не смогла бы нормально поворачивать, так как в таком случае они должны проходить одинаковое расстояние в повороте из-за равной угловой скорости.

Дифференциал позволяет передавать момент на отдельные полуоси с разными угловыми скоростями вращения, обеспечивая нормальное движение автомобиля и удобное управление как на прямых участках, так и в поворотах.

Что собой представляет полная блокировка дифференциала

Если обеспечена полная блокировка дифференциала, то скорости вращения полуосей и, следовательно, колес автомобиля не будут различаться. На плохих дорогах это может быть полезно, так как уменьшает вероятность остановки транспортного средства из-за потери сцепления с поверхностью при застревании.

Но в условиях твердых покрытий такой режим может увеличить износ шин и элементов трансмиссии, особенно на высоких скоростях, и затруднить повороты. Поэтому активацию блокировки нужно проводить в случае необходимости, например, путем установки ручного привода.

Читайте также!

Отрицательный развал колес: насколько это оправданно?

Подробнее

Блокировка, управляемая водителем посредством рычага или кнопки и называемая принудительной, нуждается в постоянной проверке и наблюдении. Владельцы автомобилей с такой функцией иногда забывают выключить ее вовремя, что может привести к негативным последствиям.

Также необходимо учитывать, что нагрузка на полностью заблокированную трансмиссию значительно увеличивается. При движении в обычных условиях усилие от двигателя распределяется примерно равномерно на 2 или даже 4 колеса.

Если у автомобиля только одно колесо имеет сцепление с дорожным покрытием, нагрузка на соответствующую полуось увеличивается в четыре раза. Это может оказаться слишком большим испытанием для детали.

К примеру, на автомобиль «Нива» можно установить полный комплект таких блокировок. Они доступны. Однако при первом серьезном испытании, когда вся нагрузка приходится на одну полуось, машина может просто не справиться. Она изначально не предназначена для такого давления. И это захватывающее приключение может быстро перейти в аварийную ситуацию.

Возможно, имеет смысл замена усиленных полуосей, однако это может привести к перегрузке деталей привода и иным проблемам. Поэтому даже обычное улучшение может превратиться в серьезную переделку автомобиля. Прежде чем устанавливать полные блокировки, осмотритесь и решите, стоит ли это риска.

Главное достоинство полной блокировки дифференциала — максимальное доверие к ее работе на бездорожье. Это позволяет автомобилю двигаться так же уверенно, как и танку. Что особенно актуально в том случае, когда установлен полный набор блокировок (если полуоси смогут выдержать такую нагрузку).

Как работает частичная блокировка дифференциала

Другой вид блокировок частично предотвращает скольжение колес. Многие полноприводные автомобили, кроссоверы и даже некоторые внедорожники оснащаются такими системами. В большинстве случаев этого достаточно, поскольку не всем нужны экстремальные условия.

Частичные блокировки активируются автоматически, без необходимости вмешательства человека, что делает их очень удобными. Кроме того, они включаются постепенно, в зависимости от разницы в скоростях вращения, постепенно увеличивая усилие и снижая скорость вращения оси или вала. Таким образом, они оказывают меньшее воздействие на трансмиссию по сравнению с полной блокировкой, что увеличивает ее долговечность.

Частичные блокировки разделяются на два основных типа — фрикционные диски и косозубые шестерни.

В случае использования фрикционных дисков устройство автоматически увеличивает трение между ними в соответствии с разницей в скоростях вращения полуосей. Это позволяет равномерно распределять усилие между полуосями и синхронизировать скорость вращения колес.

Наиболее распространенным примером такой блокировки является вискомуфта (вязкостная муфта), которая заменяет стандартный дифференциал. Тем не менее она не подходит для высоких нагрузок и, следовательно, рекомендуется для эксплуатации преимущественно в городских условиях.

Наиболее приспособленными для бездорожья считаются системы, где задействованы непосредственно тормозные диски. Способы активации могут различаться, но основной принцип блокировки дифференциала остается неизменным: при проскальзывании увеличивается давление на диски.

Читайте также!

Бьют тормозные диски: что делать?

Подробнее

Они, в свою очередь, прижимаются к корпусу дифференциала и шестерне полуоси. Еще одно преимущество — увеличенное трение и равномерное распределение усилий на колесах. Однако, когда тормозные диски не могут справиться с нагрузкой, пробуксовка все же возникает.

Поэтому, взаимодействуя с частичными блокировками, стоит избегать значительной разницы во вращении колес, чтобы не доводить до износа деталей и дорогостоящего ремонта.

По сравнению с дисковыми вариантами, применение червячных шестерен (косозубых) в частичных блокировках обеспечивает более высокую надежность. В данном случае расчеты основаны на том, что с увеличением усилия в червячных передачах шестерни пытаются переместиться вдоль своей оси.

При неравномерности усилий на полуосях в системе возникает напряжение, и косые зубья выталкивают шестерни к корпусу. Там они замедляются, особенно если разница в скорости вращения валов большая.

Уровень блокировки зависит от угла наклона косых зубьев шестерен, но все же возможны проскальзывания.

Для червячных блокировок, таких как «Торсен» и «Квайф», долгое по времени проскальзывание шестерен по корпусу со значительной скоростью не является эффективным, поэтому пробуксовки следует минимизировать.

Отличительными чертами данного типа, как Torsen и Quaife, являются высокий уровень блокировки, легкость монтажа, доступность ремонта, автономность и надежность, что делает их оптимальным вариантом для обладателей внедорожных машин.

Недостатки блокировки дифференциала

Почему же не все автомобили оснащают блокировкой, если она настолько эффективна?

Блокировка дифференциала — дополнительное устройство, усложняющее механизм и, соответственно, увеличивающее стоимость производства машины. Хотя большинству водителей при стандартных условиях использования авто оно не принесет значительных плюсов.

Кроме того, управление автомобилем, на котором осуществлена установка блокировки дифференциала, имеет свои особенности и нюансы. Прежде всего, рекомендуется использовать принудительную жесткую блокировку только на скользких дорогах или в условиях слабого сцепления с грунтом. Постоянное включение блокировки дифференциала на асфальтовых дорогах приведет к повышенному давлению и быстрому износу шин.

Некоторые автопроизводители рекомендуют активировать данную блокировку только при полной остановке, однако на внедорожных автомобилях Mitsubishi и Toyota это можно делать и в движении.

Самоблокировки более мягкого типа не сталкиваются с такими проблемами, однако некомпетентное управление или агрессивное вождение может привести к поломке ШРУС или привода. К примеру, это может произойти, если с сильным ускорением перейти со снежно-ледового покрытия на асфальт.

При вождении многое определяется степенью «жесткости» блокировки: если у центрального или переднего дифференциала она высокая, то это приведет к недостаточной поворачиваемости автомобиля, а при жесткой задней — машина будет нестабильна.

При использовании блокировки дифференциала на переднем приводе потребуется более точное управление рулем и педалью газа. И так далее.

В автоспорте решения о том, в каких условиях и как работает блокировка дифференциала, о ее типе и настройке принимают инженеры и пилоты. В массовом производстве автомобилей этим занимаются конструкторы, настраивая системы таким образом, чтобы достичь нужных характеристик машины и минимизировать нежелательные эффекты.

Особенно это актуально для спортивных легковых моделей с самоблокировками, где курсовая устойчивость и управляемость автомобиля в значительной мере зависят от функционирования блокировки.

Как подобрать самоблокирующийся дифференциал для установки на авто

Выбор самоблокировки зависит от режима использования транспортного средства. При повседневных поездках и участии в любительских соревнованиях различных видов рекомендуется в первую очередь ознакомиться со всеми доступными модификациями автомашин.

Возможно, что некоторые модели оснащаются самоблокировкой LSD на производственной линии, но не поставляются на местный рынок. В таком случае можно заказать соответствующий самоблок по каталогу или найти бывший в употреблении. Предпочтительнее выбирать новый вариант, хотя это дороже, но гарантирует совместимость с автомашиной.

Самое важное, что автопроизводитель проводил испытания машины с данной блокировкой, выбирая вид дифференциала (винтовой или дисковый) и его параметры, чтобы максимально раскрыть потенциал автомобиля.

Если нет заводской модели, рекомендуется рассмотреть вариант винтового дифференциала типа Torsen T2/Quaife. По сравнению с вариантом T1 он более прост и доступен по цене, сохраняя при этом достойные характеристики.

Многие другие компании также имеют в своем ассортименте подобные дифференциалы. Среди преимуществ такой самоблокировки стоит отметить плавное, быстрое и предсказуемое включение, широкий диапазон изменения момента на колесах, надежность и повышенный ресурс.

При выборе дифференциала рекомендуется ограничить преднатяг до семи килограммов. Превышение этого значения приведет к ускоренному износу внутренних элементов и не принесет явных преимуществ при вождении.

Если цель — подготовка к высокопрофессиональным соревнованиям по бездорожью и треку, то рекомендуется выбрать дифференциал с дисковой самоблокировкой. На современном рынке представлено множество аналогичных устройств.

Часто такие самоблокировки имеют предварительное натяжение в десять килограммов. Это позволяет им эффективно работать на соревнованиях, но делает их неудобными для повседневного использования из-за раннего и жесткого включения. Дисковые дифференциалы более устойчивы к высокому уровню преднатяга, однако он быстро снижается. Чтобы восстановить его, потребуется демонтаж и полная разборка данного узла.

Часто задаваемые вопросы о блокировке дифференциала

Каковы преимущества и недостатки винтовой блокировки дифференциала?

Плюсы винтового дифференциала:

• повышение проходимости автомашины на дорогах с разной степенью сцепления;
• не требуются специальные смазочные материалы;
• отсутствие необходимости в регулярном обслуживании;
• комфорт и удобство управления машиной сохраняются.

При наличии вывешенного колеса этот дифференциал будет бесполезен, однако проблему можно решить, установив его с предварительным натягом.

Что такое самоблокирующийся дифференциал в автомобиле?

Самоблок объединяет в себе два принципа — свободный и заблокированный дифференциал. Что позволяет ему функционировать как обычный дифференциал в большинстве случаев, автоматически включая блокировку при проскальзывании одного из колес. Это достигается за счет фрикционной или вязкостной муфты, а также сложной гидророторной системы.

Что такое электронная блокировка дифференциала?

Электронная блокировка дифференциала — это инновационная система. Многие современные автомобили оснащены данной технологией.

Читайте также!

Зачем нужна балансировка колес: когда и как делать

Подробнее

Она эмулирует действие блокировки дифференциала с помощью стандартной тормозной системы автомашины. Предотвращает прокручивание ведущих колес при старте, на скользкой дороге или при повороте.

Несмотря на хорошую надежность и долговечность заводских трансмиссий, включая Quattro, следует учитывать, что ресурс блокировки, особенно автоматической, не является бесконечным, тем более при активном использовании в соответствии с назначением.

ramkaНапример, вискомуфта требует периодической переборки и замены жидкости, а в механическом самоблоке детали, создающие трение («червяки» или фрикционные диски), могут изнашиваться со временем.

Приобретение запчастей или замена механизма от известного производителя, такого как британская Quaife или российский «Торгмаш», не составит труда.

В случае редких или экзотичных механизмов, возможно, потребуется дополнительное время на поиск. Однако, если вы лично ощущаете пользу от блокировки и понимаете значимость ее применения, тогда такие усилия стоят того.