Для чего блокируют дифференциал
Проходимость для «легковушки»: виды блокировок дифференциала и их применение
Обзор бюджетных переднеприводных кроссоверов в очередной раз вызвал у наших читателей вопрос: можно ли повысить проходимость при отсутствии дорогой и громоздкой системы полного привода, как у Mercedes или Audi, и если да, то почему это так мало заботит производителей? Попытаемся разобраться в этом, рассмотрев несколько вариантов решения проблемы, которые, по сути, сводятся к одному: заставить межколесный дифференциал отказаться от выполнения своих прямых обязанностей.
Кондуктор, нажми на тормоза.
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. Постоянна лишь суммарная скорость вращения полуосей
Однако система Grip Control и ей подобные «завязаны» не только на тормоза: они могут варьировать чувствительность электронной педали акселератора и даже «душить» двигатель, дабы не допустить закапывания колес. А если попроще, без всякой электроники? Еще в незапамятные времена отдельные умельцы ставили на ВАЗовскую «классику» два «ручника» вместо одного, по одному на каждое колесо, именно для того, чтобы при случае легче было выбраться из снега или грязи. Действительно, чего проще: забуксовал, посмотрел, какое колесо вращается вхолостую, — его и притормозил, ведь иногда требуется всего несколько оборотов, и порой помогает даже штатный стояночный тормоз. Разумеется, в массовом производстве ничего подобного никогда не было и не предвидится, да и в тюнинге чаще используется другой подход к проблеме пробуксовки.
LSD или блокировка?
Суть второго подхода — вмешательство в конструкцию самого дифференциала, ставящее своей целью сделать его, если можно так выразиться, менее дифференциальным. Грубо говоря, в определенный момент его нужно превратить в обычную пару шестерен, как у того же карта, заставляющую колеса вращаться с равной скоростью либо в зависимости от условий движения, либо невзирая на них. В первом случае эксплуатируются самоблокирующиеся дифференциалы, они же дифференциалы повышенного трения, а в англоязычной литературе чаще используется термин «дифференциал ограниченного скольжения» (LSD, Limited Slip Differential), что, в принципе, то же самое. Сущность соответствует названиям: до определенного момента узел «терпит» разность скоростей вращения колес или крутящего момента, но потом блокируется за счет той же силы трения либо полностью, либо частично. Момент и степень блокировки могут быть разными, равно как и конструкция: знаменитый червячный Torsen, кулачковый (легендарная «шишига» ГАЗ-66), цилиндрический, дисковый и т. д. Частным случаем LSD можно считать и вискомуфту, где трение возникает в специальной жидкости.
LSD конического типа
«Самоблок» считается более радикальным и эффективным решением, чем подтормаживание колес, хотя очень многое зависит от конкретной конструкции и настройки. Для примера рассмотрим винтовой дифференциал типа Quaife, предлагаемый тюнинговыми фирмами для автомобилей ВАЗ, УАЗ и даже для иномарок: его устанавливают вместо штатного дифференциала, и цена вопроса не так уж велика, порядка 10-30 тысяч рублей, в зависимости от модели. Как и обычный дифференциал, это планетарная конструкция, но нарезка зубьев шестерен тут похожа на резьбу винта, на что намекает и само название. Когда одно из колес начинает пробуксовывать, шестерни-сателлиты, находящиеся в зацеплении с полуосевыми шестернями, начинают проворачиваться, как в обычном свободном дифференциале. Однако этому препятствует трение, которое создается между сателлитами и корпусом механизма под действием центробежных сил, плюс сопротивление довольно велико и в самих винтовых парах, — это заставляет всю конструкцию вращаться почти как единая ось, хотя и с небольшим проскальзыванием, недаром блокировка называется частичной.
Как показывает опыт эксплуатации Грант и Калин с такими дифференциалами, они действительно повышают проходимость, позволяют увереннее стартовать на скользком покрытии и даже обостряют «чувство руля», что импонирует активным водителям. Но есть и обратная сторона медали: чем выше степень блокировки (а она задается конструктивно, и варьировать ее нельзя), тем сильнее поведение машины с «самоблоком» отличается от дорожных манер «гражданских» автомобилей. Для машин с задним приводом это не столь критично, но переднеприводные, коих нынче подавляющее большинство, требуют от водителя большей концентрации, а часто — и просто больших физических усилий в процессе управления. Ведь при передаче крутящего момента в повороте, особенно при добавлении или сбросе «газа», дифференциал повышенного трения стремится уравнять скорости вращения управляемых колес, что, как правило, выражается в сильной недостаточной поворачиваемости, — машина, как говорят, «упирается». К тому же, остается актуальным вопрос надежности и ремонтопригодности, поэтому сфера применения «самоблоков», как правило, ограничивается кругом энтузиастов различных видов автоспорта.
Обычному же водителю нужно совсем другое — выбраться из сугроба или преодолеть размытую грунтовку по дороге на дачу, но в штатных условиях движения не жертвовать управляемостью и комфортом. Для этого лучше всего подходит принудительная блокировка дифференциала, которая в большинстве случаев бывает полной, — как, например, сделано на нашей «Ниве», только не в межколесном дифференциале, а в межосевом. Он имеет обычную свободную конструкцию, но дополнен зубчатой муфтой, замыкающей одну из шестерен на корпус, который играет в планетарной передаче роль так называемого водила. В итоге происходит то же самое, что и в «самоблоке», но без всякого проскальзывания: дифференциал превращается в ту самую жесткую передачу, о какой было сказано выше. Причем если у «Нивы» водитель должен перемещать муфту вручную, с помощью специального рычага, то у современных автомобилей ее привод может быть и гидравлическим, и пневматическим, и электрическим. Последний, по всей видимости, и используется в трансмиссии квазикроссовера Fiat Weekend, о котором шла речь в нашем обзоре.
Не в этой жизни?
А теперь о самом грустном: почему ни один из описанных методов повышения проходимости не используется в массовых и недорогих моделях, доступных россиянам? Оставим в стороне иномарки, но тот же АВТОВАЗ, на первый взгляд, вполне мог бы озадачиться копеечной для такого гиганта задачей — предложить в качестве опции блокировку дифференциала, подобно бразильскому Фиату. Но вспомним, во-первых, что нынче завод принадлежит концерну Renault-Nissan, практикующему жесткую экономию, — это с одной стороны, а с другой — до сих пор не удается справиться с фирменным воем ВАЗовских коробок передач, — до блокировок ли тут. Впрочем, был в Тольятти один человек, который мог бы эту сказку сделать былью, и фамилия у него почти сказочная — Андерссон. Продержись он у руля АВТОВАЗа еще пару лет и узнай о бразильском опыте — возможно, и увидели бы мы опционную блокировку дифференциала или ее электронную эмуляцию на моделях с приставкой Cross, крестным отцом которых и был шведский топ-менеджер. Но история не знает сослагательного наклонения, и теперь тюнинговых дел мастера могут не опасаться конкуренции со стороны автогиганта. Кстати, интересно, как скоро будет готов «самоблок» для Весты?
Блокировка дифференциала: что это, виды устройств и принцип работы
Многие водители интересуются вопросом, блокировка дифференциала что это и для чего она нужна. На самом деле, это еще одно конструктивное решение, помогающее ликвидировать его минусы. К примеру, при езде по ровному дорожному полотну дифференциал помогает безопасно маневрировать. Но стоит машине выйти на скользкую дорогу или бездорожье, он может «отключить» возможность комфортного передвижения. С этим моментом можно легко разобраться, если выставить ограничения функциональности узла или полное его выключение. Рассмотрим, какие существуют способы блокировки дифференциала.
Прежде чем понять, для чего нужна блокировка дифференциала, необходимо разобраться в самом понятии. Простыми словами, это механизм, который связан с осями колес. Его основной функцией считается передача к данным осям крутящего момента. Все это происходит из-за «планетарного механизма».
Понятие блокировки дифференциала
Прежде чем начать разговор о том, что значит блокировка дифференциала, нужно рассмотреть принцип его работы по классическому типу. Стандартный дифференциал имеет возможность передавать мощность от «движка» на ось. Это помогает колесам крутиться при повороте авто с разной скоростью. Дело в том, что каждое колесо во время поворота должно проходить разное расстояние из-за различий внешнего и внутреннего радиуса поворота. Именно дифференциал дает возможность решить эту проблему, чтобы автомобиль двигался нормально и слаженно выполнял повороты.
Но любой современный механизм имеет отрицательные черты. Дело в том, что при пробуксовке колес на одной оси происходит передача большего крутящего момента, что снижает проходимость машины. Это недопустимое явление, особенно для внедорожников. Именно поэтому у дифференциалов есть опция блокировки. Если она активирована, то обе оси получают одинаковый крутящий момент. Таким образом, авто способно легко преодолеть «опасные» места.
Типы блокирующих устройств
Существуют разные типы блокирующих устройств. Перечислим самые основные из них:
1. Кулачковое устройство создает блокировку через муфту, она, в свою очередь, стопорит механизм, соединяя его с корпусом с нагруженной полуосью.
2. Автоматическое устройство называют еще самоблокирующимся. Функционирует по методу увеличения силы трения в момент изменения нагрузки на полуоси.
3. Дисковое устройство имеет в своей основе муфту, работающую по принципу автоблокирования в момент изменения угловых скоростей полуосей.
4. Червячный механизм представляет собой полуоси с сателлитами, обладающими червячной передачей. Дифференциал блокируется при разности крутящих моментов.
5. Блокировка с вискомуфтой считается самой распространенной, поскольку она выстроена по планетарной схеме.
Существуют и другие типы блокировок, например, Torsen. Она включает в себя корпус, полуосевые шестерни, валы и сателлиты. Эксперты утверждают, что данная конструкция наиболее совершенная по сравнению с другими.
Полная блокировка на 100% и частичная
Блокировка на 100% называется полной. Иными словами, это полная сцепка, помогающая полностью переводить крутящий момент на ось с лучшим сцеплением. При езде по плохим дорогам данный тип блокировки является самым оптимальным. Такой вид блокировки почти не выполняет свою работу, а просто является муфтой. Полная блокировка выполняется вручную самим владельцем авто, но делать ее все же не рекомендуется, так как мотор становится сильно нагруженным. Кроме этого, быстрому износу подвергаются КП, шины с трансмиссией. Все это негативно сказывается на их состоянии.
Что касается частичной блокировки, то она работает аналогичным образом, что и жесткая. Однако она производит передачу КМ, где ощущается не полное сцепление, а на конкретный процент. Механизмы частичной блокировки функционируют в авторежиме, либо с помощью принудительной активации.
Автоматическая блокировка
Ограничение дифференциала в автоматическом режиме запускается в момент, когда водитель жмет на газ. По этой причине элемент настраивают под стиль вождения конкретного человека. Наверно по этой причине многие автолюбители не любят автоматическую блокировку.
К преимуществам автоблокировки относят следующие моменты:
1. Блокировка функционирует всегда, когда это требуется.
2. Данный тип блокировки простой и удобный.
К недостаткам автоблокировки относят то, что она сильно ощущается при езде. Например, водитель улавливает звук от шин при поворотах, а также чувствует сильное сопротивление при крутых маневрах.
Автоматическая или ручная?
Поняв подробнее принцип работы блокировки дифференциала, водители задаются вопросом, полезна ли она в работе. Да, она действительно полезна, но имеет разные виды. Все они описаны выше.
Что касается основных типов блокировки, то она бывает автоматическая и ручная. Автоматическая представляет собой полное отключение дифференциала, а ручная всего лишь ограничение функций.
К отрицательным моментам управления относят то, что эксплуатация переключателя отвлекает водителя от вождения. Этот процесс происходит, как правило, при езде в сложных условиях. И чтобы не сломать по неосторожности дифференциал, водителю следует отключать его своевременно. Перед тем, как выбрать тип блокировки, водителю потребуется установить и ограничитель, и механизм для его работы, и кнопку в том числе.
Если сравнить ручную блокировку с автоматической, то можно выявить несколько особенностей. Пока нога водителя стоит на педали газа, блокировка остается активной, подстраиваясь под вождение. Значит, главным преимуществом автоблокировки является то, что она уже включена в «сложных условиях». Водителю не придется отвлекаться и убирать руки с руля. Также, по сравнению с ручным типом, автоматическую блокировку легко «монтировать».
К основным минусам автоблока относят непрекращающуюся работу, которая проявляет себя в сопротивлении поворота руля, а также звуковым сопровождением в шинах.
Ответить на вопрос, какие виды блокировок дифференциала лучше, довольно сложно. Дело в том, что лучший тип зависит от самого транспортного средства.
Преимущества и недостатки самоблокирующегося дифференциала
Многих водителей интересует, какой самоблокирующийся дифференциал стоит установить на внедорожник российского производства. Эксперты говорят, что нужно обратить внимание на механический, пневматический или электронный самоблок.
К преимуществам самоблокирующегося дифференциала относят:
1. Автомобиль получает возможность свободно перемещаться по плохой местности.
2. Конструкция автомобиля остается неизменной, так как самоблок устанавливается в область штатной детали.
3. Механизм работает автоматом, не нужно иметь специальных навыков для управления.
К минусам установки самоблокирующегося элемента относят то, что управление транспортом становится хуже. Водителю придется прикладывать усилия, чтобы рулить. Рабочий ресурс данного элемента меньше заводского. На поворотах стиль вождения меняется, при этом 100%-ной гарантии на блокирование нет.
Блокировка своими руками
Для начала водителю стоит определиться с типом блокировки. Ручная и автоматическая описана выше. Каждая из них имеет свои особенности. Но между ними существует еще частичная блокировка, которая работает в автоматическом режиме, исключая пробуксовку колес.
Определившись с видом блока, водителю можно приступить непосредственно к установке:
1. Автомобиль ставят над ямой.
2. Вместе с колесами снимаются барабаны.
3. Проводится демонтаж полуосей.
4. Далее нужно вытянуть кардан и открутить редуктор.
Водителю остается установить блокировку, а затем вернуть все демонтированные детали на место. С помощью блокирования дифференциалов можно восстановить неточный редуктор. Это и есть главная цель метода.
Самостоятельная установка блокировки поможет сэкономить на услугах мастеров. В работе придется применить собственные навыки, а также приобрести специальные инструменты и регулировочные кольца.
Заключение
Представленный в статье материал необходим для водителей, которые желают понять принцип работы узла, помогающий им выехать из сугроба и не только. На практике блокировка способна сильно повысить проходимость авто. Вариантов реализации несколько, как правило, охватываются лишь самые основные. Водителю следует лучше ознакомиться со статьей, чтобы полностью понять роли блокировки дифференциала.
Блокировка межосевого дифференциала: что это такое
В современных автомобилях есть немало узлов и агрегатов, которые имеются во всех моделях всех марок. Одним из них является дифференциал. Он необходим для того, чтобы обеспечить разную угловую скорость колес, расположенных при повороте на внешнем и на внутреннем его радиусе. У полноприводных автомобилей есть еще межосевой дифференциал, который в большинстве случаев оснащен блокировкой.
В данной статье мы расскажем о том, что такое межосевой дифференциал, для чего нужна блокировка межосевого дифференциала и каких основных типов она бывает.
Что такое межосевой дифференциал
В любом автомобиле есть как минимум один дифференциал. Такое устройство делит крутящий момент, поступающий в него с входного вала, между полуосями передающими его на каждое из ведущих колес. Полноприводный автомобиль (то есть имеющий четыре ведущих колеса) оснащается как минимум двумя дифференциалами, по одному на каждую пару. В большинстве случаев на них устанавливается еще один, межосевой, который имеет возможность блокирования.
Необходимость использования межосевого дифференциала на автомобилях с полным приводом вызвана тем, что им приходится передвигаться в достаточно сложных условиях, часто по неровной местности. В таких случаях на разные оси автомобиля создается разное давление и поэтому необходимо производить распределение между ними крутящего момента.
Для чего нужна блокировка межосевого дифференциала
Следует заметить, что у любого дифференциала (в том числе и межосевого) наряду с его главным достоинством, состоящим в обеспечении разделения крутящего момента, есть и один существенный недостаток. Он является прямым следствием преимущества и заключается в том, что если колеса одной из осей начинают буксовать, то именно на них дифференциалом передается больший крутящий момент. Это существенно понижает проходимость автомобиля, что совершенно недопустимо для внедорожников. По этой причине практически все межосевые дифференциалы, устанавливаемые на них, оснащаются функцией блокировки.
Когда она включена, то на обе оси автомобиля передается одинаковый крутящий момент. Благодаря этому на те колеса, которые не пробуксовывают, транслируется такое же усилие, что и на пробуксовывающие. Это необходимо для того, чтобы машина могла миновать «скользкое место».
Читайте также: Кроссовер — что это такое.
Разновидности блокировок межосевого дифференциала
В современных внедорожниках реализовывается два типа блокировки межосевого дифференциала: ручная и автоматическая. Оба они предполагают или полное, или частичное выключение узла. Чаще на автомобилях повышенной проходимости устанавливаются автоматические блокировки межосевых дифференциалов. Существует три их основных разновидности:
Каждый из этих видов блокировки имеет свои конструктивные особенности и преимущества.
Блокировка с вискомуфтой
Такая разновидность блокировки межосевого дифференциала является на сегодняшний день наиболее распространенной. Она построена по симметричной планетарной схеме, в основе которой лежит взаимодействие между собой конических шестерен. Одним из важнейших элементов ее конструкции является наполненная масляной воздушно-силиконовой смесью герметично закрытая полость. Она связана с полуосями посредством двух отдельных пакетов дисков.
Если полноприводный автомобиль едет с постоянной скоростью по ровной поверхности, то межосевой дифференциал, снабженный такой системой блокировки, транслирует крутящий момент на переднюю и заднюю ведущие оси в соотношении 50% на 50%. В том случае, если вращение одного из пакетов дисков ускоряется, то за счет повышения давления в герметичной полости вискомуфта начинает блокировать (то есть тормозить) соответствующий пакет. Благодаря этому угловые скорости выравниваются, и, по сути дела, происходит блокировка межосевого дифференциала.
Основными достоинствами такой системы являются простота ее конструкции и невысокая стоимость. Именно эти факторы обусловили широкое распространение вискомуфт в системах блокировок межосевых дифференциалов современных внедорожников. Что касается недостатков такой конструкции, то к ним следует отнести неполное автоматическое блокирование, а также риск перегрева в том случае, если она работает в течение длительного периода времени. Дело в том, что значительная часть передаваемой ей кинетической энергии вращения преобразовывается в энергию тепловую.
Блокировка типа Torsen
Она состоит из таких основных элементов, как корпус, левая и правая полуосевые шестерни, их сателлиты и выходные валы. Специалисты в области автомобилестроения считают, что конструкция блокировки межосевого дифференциала этого типа является на сегодняшний день наиболее эффективной и совершенной.
Основу этого механизма блокировки составляют две пары червячных колес, в каждой из которых есть ведущее и ведомое (они называются полуосевыми и сателлитами). Функционирование этой системы основывается на некоторых особенностях, которые имеют шестерни такого типа. Если все колеса автомобиля имеют одинаковое сцепление с поверхностью, то дифференциал работает в штатном режиме. Как только одно из них начинает по тем или иным причинам вращаться быстрее остальных, то сателлит, связанный с ним, пытается начать вращение в обратную сторону. Вследствие этого происходит перегрузка червячной шестерни, а выходные валы блокируются. «Высвободившийся» крутящий момент переходит на другую ось, в результате чего его значения уравниваются.
Важнейшими преимуществами блокировки межосевого дифференциала типа Torsen являются очень высокая скорость срабатывания и широкий диапазон значений переброски вращающего момента с оси на ось. Кроме того, такая блокировка не перегружает тормозную систему автомобиля. Основным недостатком такой конструкции ее сложность.
Блокировка с фрикционной муфтой
Главной отличительной особенностью такой системы является то, что она предполагает возможность как автоматической, так и ручной блокировки межосевого дифференциала. Конструктивно она очень похожа на системы с вискомуфтой, только вместо последней в ней установлены фрикционные диски.
При плавном движении автомобиля угловые скорости между его ведущими осями распределяются равномерно. Если одна из полуосей ускоряется, то фрикционные диски сближаются, сила трения между ними увеличивается, в результате чего происходит притормаживание полуоси.
Системы блокировки межосевых дифференциалов, устроенные на основе фрикционных муфт, на серийных автомобилях практически не применяются. Она достаточно сложна по своей конструкции, к тому же имеет невысокий ресурс из-за того, что рабочие элементы (фрикционные диски) быстро изнашиваются. Кроме того, устройства блокировки с фрикционными муфтами требуют частого обслуживания.
Читайте также: Что такое паркетник и чем он отличается от внедорожника.