Блокировка дифференциала: чтобы ехать увереннее и быстрее

Autonews.ru объяснил, как работает блокировка дифференциала

Обычный дифференциал имеется у любого автомобиля с двигателем внутреннего сгорания кроме карта, а вот наличие блокировки диффа говорит о том, что модель обладает повышенным потенциалом на бездорожье

Что такое блокировка дифференциала

Блокировка дифференциала — это устройство, позволяющее устранить/смягчить главный недостаток свободного дифференциала. Последний является частью трансмиссии и позволяет колесам ведущей оси (осей в случае полного привода) вращаться с разной скоростью при наезде на неровности или в поворотах, когда колеса движутся по траектории разной длины. Без дифференциала/ов в таких ситуациях ведущее/ие колесо/а одного борта пробуксовывало/и бы, что негативно отразилось бы на управляемости автомобиля и вызвало бы преждевременный износ покрышек.

Главный недостаток свободного дифференциала заключается в том, что при пробуксовке одного из ведущих колес (или обоих на общей оси у машин с полным приводом) такой дифференциал именно на него/них направляет основное усилие (крутящий момент) от ДВС, в результате чего автомобиль утрачивает способность двигаться или недостаточно активно ускоряется на выходе из поворота, когда из-за крена ведущее/ие колесо/а одного борта разгружается/ются и начинает/ют проскальзывать.

Включение блокировки дифференциала/ов создает жесткую связь между ведущими колесами/осями, что позволяет эффективно реализовать усилие, передаваемое от двигателя. Это может пригодиться при:

Преодолении сложного участка на бездорожье.

На скользкой дороге при возникновении пробуксовки.

При активном стиле вождения на извилистой трассе.

Для чего нужна блокировка дифференциала

Для блокировки дифференциала необходимо выполнить одно из двух действий:

Соединить корпус дифференциала с одним из приводных валов трансмиссии.

Ограничить вращение сателлитов, являющихся компонентами дифференциала.

Виды блокировок дифференциала

Степень блокировки

По степени блокировки различают две группы дифференциалов:

Обеспечивают полную блокировку дифференциала с возможностью передачи всего усилия от ДВС на колесо, сохраняющее сцепление с поверхностью. Блокировки этого типа включаются как вручную, так и автоматически.

Обеспечивают частичную блокировку дифференциала и позволяют автомобилю двигаться, пока разница в сцеплении колес с поверхностью не превысит определенного предела. Такие блокировки включаются только автоматически.

Степень блокировки демонстрирует соответствующий коэффициент, который выражает отношение усилия на колесе, сохраняющем контакт с поверхностью, к усилию на буксующем колесе. У симметричного свободного дифференциала коэффициент блокировки равен единице, т.е. крутящий момент на колесах одной оси всегда делится поровну. Усилие возникает только когда к чему-либо приложено. Нет объекта приложения — нет и усилия. В случае, если одно из колес буксует/вывешено, крутящий момент на нем стремится к нулю или равен ему, что автоматически существенно снижает/обнуляет усилие на втором колесе. Блокировка позволяет нарушить эту симметрию. Чем выше коэффициент блокировки, тем большее усилие передается на колесо, сохраняющее сцепление с поверхностью, и тем лучше автомобиль справляется с пробуксовкой.

Способы реализации блокировки дифференциала

Блокировка дифференциала реализуется двумя основными способами:

С помощью специализированных устройств разного типа. Такие дифференциалы используются как в качестве межколесных, в частности, на моноприводных «заряженных» хэтчбеках (VW Golf GTI), так и межосевых на настоящих внедорожниках (Mercedes-Benz Gelandewagen).

В виде функции противобуксовочной системы (ПБС) автомобиля. По сигналу датчиков тормоза автоматически прихватывают проскальзывающее/ие колесо/а, в результате чего усилие с него/них перенаправляется на колесо/а, имеющее/ие лучшее сцепление с дорогой. В данном случае принято говорить об электронной имитации блокировки межколесного дифференциала. Ее эффективность во многом определяется степенью совершенства программного обеспечения блока управления противобуксовочной системы и состоянием тормозных механизмов автомобиля. Такая функция ПБС реализована на многих современных автомобилях повышенной проходимости, включая моноприводные кроссоверы, например, Peugeot 5008.

Виды специализированных устройств блокировки дифференциала

Специализированных устройств блокировки дифференциалов великое множество. По способу активации выделяют две группы:

Дифференциалы с принудительной блокировкой, которую включает водитель. Снабжены приводом (вакуумным, гидравлическим, механическим, пневматическим, электрическим, электромагнитным) исполнительного механизма, в качестве которого, как правило, используется кулачковая муфта, обеспечивающая жесткое соединение корпуса дифференциала и одного из приводных валов трансмиссии, за счет чего и достигается полная блокировка. Такие дифференциалы — атрибут настоящих внедорожников вроде Jeep Wrangler Rubicon.

Самоблокирующиеся дифференциалы или дифференциалы повышенного трения (LSD). Срабатывают автоматически, но обеспечивают только частичную блокировку. Коэффициент блокировки обычно не превышает 5. Это означает, что на колесе с лучшим сцеплением с поверхностью может быть реализован крутящий момент в пять раз больший, чем на буксующем. В особо тяжелых условиях этого может оказаться недостаточно. LSD широко используются как на обычных легковых моделях, так и на кроссоверах/внедорожниках.

По принципу действия и конструкции LSD делятся на две группы:

Срабатывают от разницы скоростей вращения приводных валов трансмиссии. Для выравнивания скоростей используются пакеты сжимаемых фрикционных дисков, одна часть из которых связана с корпусом дифференциала, а другая — с приводным валом. В зависимости от конструкции такие LSD различаются по быстродействию. Самая медлительная — вискомуфта, которая может использоваться как самостоятельно, так и для блокировки шестерней обычного дифференциала. Самые быстрые — устройства с электрическим актуатором сжатия дисков (например, у Range Rover Evoque второго поколения).

Срабатывают от разницы моментов на ведущих колесах, что происходит при пробуксовке. Блокировка осуществляется с помощью комплекта червячных (косозубых) шестерен, которые обладают свойством вращать другие шестерни дифференциала, но не могут вращаться сами под действием последних. Самыми известными представителями таких LSD являются дифференциалы семейств Torsen и Quaife. Главное достоинство таких устройств — быстродействие.

Как включить блокировку дифференциала

На автомобилях, где используется самоблокирующийся дифференциал, блокировка последнего при пробуксовке происходит автоматически. Принудительная блокировка включается водителем с помощью рычага или кнопки, которые, как правило, находятся на напольной консоли между сиденьями первого ряда. Точное место расположения этих органов управления трансмиссией указано в руководстве по эксплуатации автомобиля. Во избежание рывков в трансмиссии и ее повреждения принудительную блокировку рекомендуется включать после полной остановки.

Недостатки систем блокировки дифференциала

Разными типами блокировок дифференциала нужно уметь пользоваться. В противном случае, эти устройства могут оказаться бесполезны и даже принести вред, став причиной дорогостоящего ремонта.

Слово Вадиму Стрельбицкому, директору департамента механического ремонта «Авилон KIA»:

«Если автомобиль эксплуатируется на твердом дорожном покрытии, например, на асфальте, то принудительная блокировка может вызвать пробуксовку в поворотах, что провоцирует ускоренный износ шин, а также создает повышенную нагрузку на трансмиссию. В поворотах этот тип блокировки нежелательно использовать еще и потому, что маневренность автомобиля с полностью заблокированным дифференциалом ощутимо снижается. В любом случае, следует двигаться с небольшой скоростью, чтобы не допустить повреждения трансмиссии, быстрого износа покрышек и не вызвать потерю управляемости. Если пренебречь этими правилами, может потребоваться достаточно дорогостоящий ремонт. Это связано, в частности, как со сложностью самих дифференциалов с принудительной блокировкой, так и с необходимостью применения сотрудниками сервиса узкоспециализированных инструментов.

Если мы говорим о дисковых LSD, то при больших нагрузках, например, при движении по глубокому снегу или песку данный тип блокировки может потерять свою эффективность из-за перегрева. Кроме того, дисковый LSD требует более тщательного техобслуживания, если сравнивать его с остальными видами блокируемых дифференциалов.

В свою очередь, червячные LSD в условиях езды по скользкому дорожному покрытию могут не обеспечить тот уровень блокировки, который позволит успешно бороться с пробуксовкой. Следует также учесть, что замена таких LSD из-за естественного износа или повреждения обойдется недешево, поскольку червячные самоблокирующиеся дифференциалы — прецизионные устройства.

Что же касается имитации блокировки с помощью трекшн-контроля, то данная функция не всегда эффективна в очень сложных условиях, например, когда тормозные механизмы забиты грязью».