Блокировки
 |
Дифференциал - устройство, распределяющее поток мощности от двигателя к колесам. В автомобиле с приводом на одну ось используется только один дифференциал, межколесный, в полноприводном их целых три - два межколесных и один межосевой. Дифференциал устанавливается в картере главной передачи и получает крутящий момент от ее ведомой шестерни. В коробке дифференциала расположены конические шестерни-сателлиты. Они входят в зацепление с шестернями, закрепленными на полуосях, а те, в свою очередь, вращают ведущие колеса. При движении по ровной и прямой дороге угловые скорости колес одинаковы и сателлиты не вращаются вокруг своей оси. Во время поворота или движения по неровностям, когда колеса правого и левого борта проходят разный путь, сателлиты начинают вращаться и перераспределять крутящий момент. Эта важная и полезная функция, которая повышает управляемость машины в повороте, увеличивает "ходимость" покрышек, снижает вероятность заноса и так далее. Однако бывают моменты, когда дифференциал начинает мешать движению. Если одно из двух ведущих колес попадает на скользкую поверхность, сопротивление его вращению резко падает, уменьшается и сцепление с дорогой, а значит, колесо не в состоянии обеспечить необходимую силу тяги. Такое колесо начнет быстрее вращаться и пробуксовывать. Если сопротивление движению автомобиля превысит силу тяги у небуксующего колеса, то машина не сможет двигаться. Частота вращения буксующего колеса резко возрастет, а второе колесо остановится. Вот и все - вылезай толкать... Однако это касается только открытого или, как его еще называют, свободного дифференциала. В отличие от дифференциала блокируемого.
 |
| Свободный дифференциал |
Принудительная блокировка
Самый простой способ блокировки дифференциала - принудительный. Водитель специальным приводом (механическим, пневматическим или даже электрическим) останавливает на время вращение сателлитов, и колеса автомобиля начинают вращаться с одинаковой скоростью. Этот способ чаще всего применяется на серьезных внедорожниках. Система простая, надежная и очень эффективная. Единственный недостаток - пучок рычагов в салоне, каковыми водитель должен своевременно включать и выключать блокировку в зависимости от дорожных условий. Впрочем, в современных машинах это чаще реализовано кнопками. Выключать блокировку вовремя так же важно, как включать, поскольку с заблокированным дифференциалом автомобиль расходует больше топлива, у него происходит интенсивный износ шин, а в крутом повороте заблокированную ось непременно занесет. Поэтому в эпоху всеобщей автоматизации, естественно, появился...
Самоблокирующийся дифференциал
Самоблокирующийся дифференциал, как и следует из его названия, сам решает, когда ему следует включиться. Определяется это разницей скоростей вращения ведущих колес. Если эта разница невелика (автомобиль движется в повороте), то дифференциал ведет себя как обычный открытый, но стоит одному из колес забуксовать, включается блокировка. Технически это может быть реализовано разными способами, но самые распространенные - дисковая (фрикционная, повышенного трения, LSD), вязкостная (вискомуфты) и винтовая (червячная).
Дисковая блокировка
Дисковыми называют конструкции дифференциалов с фрикционными муфтами. Фрикционная дисковая муфта введена между одной из полуосей и коробкой дифференциала. Бронзовые диски установлены в шлицах гильзы, связанной с коробкой дифференциала, стальные диски сидят на шлицах полуоси. Диски прижимаются друг к другу пружинами. Когда оба колеса испытывают одинаковое сопротивление, весь дифференциал вращается как одно целое и трение в муфте отсутствует. Если же момент на колесах разный, муфта начинает тормозить вращение более быстрого колеса.
 |
| Устройство дискового дифференциала |
Более сложная конструкция с двойными фрикционными муфтами получила распространение на американских автомобилях. В ней крестовина заменена двумя отдельными, пересекающимися под прямым углом осями сателлитов. Оси имеют возможность перемещаться одна относительно другой, для чего их концы имеют скосы. При невращающихся сателлитах усилие к полуосям передается, как и в простом дифференциале. При вращении сателлитов последние будут сдвигать концевые скосы осей так, что усилие на фрикционную муфту будет увеличиваться для отстающей полуоси и уменьшаться для оси, вращающейся быстрее. При этом величина подтормаживающего момента не будет постоянной, как в дифференциале с одной дисковой муфтой, а будет пропорциональна моменту, передаваемому колесами. Для нормальной работы такого дифференциала требуется использование специального трансмиссионного масла. Кроме того, со временем диски изнашиваются и устройство требует периодической регулировки.
 |
| Так выглядит дисковая блокировка |
Вязкостная блокировка
Принцип ее действия весьма похож на дисковую, даже сами диски здесь присутствуют. Однако зацепление их происходит не за счет трения поверхностей, а за счет свойств особой вязкой жидкости на силиконовой основе, которая умеет затвердевать при нагреве. Гидравлическая муфта состоит из большого числа дисков с липкими рабочими поверхностями, которые передают крутящий момент в зависимости от разности частот вращения входных и выходных валов. Нагрев происходит, когда одна полуось начинает вращаться быстрее другой. В затвердевшем силиконе диски получают жесткое зацепление и полуоси блокируются. Вискомуфты не требуют обслуживания и считаются достаточно надежными, однако для их продолжительной работы необходимо сохранение полной герметичности устройства.
 |
| Вискомуфта |
Винтовая блокировка
Принцип ее действия таков: в обычном режиме винты (или червяки, как их называют из-за характерной формы) свободно обкатываются вокруг центральной шестерни. При этом каждая полуось имеет собственные сателлиты, которые парно связаны с сателлитами противоположной полуоси обычным прямозубым зацеплением. Ось сателлита перпендикулярна полуоси. При нормальном движении и равенстве передаваемых на полуоси моментов гипоидные пары сателлит - ведущая шестерня либо остановлены, либо поворачиваются, обеспечивая разницу угловых скоростей в повороте. Как только дифференциал пытается отдать момент на одну из полуосей, то гипоидную пару этой полуоси начинает расклинивать и в крайнем положении блокировать с чашкой дифференциала. Это приводит к частичной блокировке дифференциала. Когда момент выравнивается, винты возвращаются в исходное положение. Данная конструкция работает в самом большом диапазоне отношений крутящего момента (от 2,5/1 до 5,0/1). Диапазон срабатывания регулируется углом наклона зубьев винта. Такие дифференциалы мало подвержены износу (срок службы устройства сопоставим с ресурсом коробки или классического дифференциала), а масло используется обычное трансмиссионное.
 |
| Винтовой дифференциал |
Кулачковая блокировка
На гражданских автомобилях используется редко. У кулачковых блокировок вместо классического шестеренчатого планетарного механизма используются кулачковые пары, которые при небольшой разнице в угловых скоростях полуосей имеют возможность взаимно проворачиваться (перескакивать), а при пробуксовке заклиниваются и блокируют полуоси друг с другом. Некоторые виды устройств при срабатывании такой блокировки в повороте просто отключают одну из полуосей в момент возникновения небольшой разницы скоростей. Блокировка выключается, когда буксующее колесо прекратит проскальзывание. Этот тип дифференциалов довольно долговечен и не требует специальных масел. Именно поэтому такими блокировками оборудуются штатно дифференциалы военной и специальной техники (БТР и т. п.).
 |
| Кулачковый дифференциал |
Что выбрать
Разнообразие типов блокировки может поставить в тупик, поэтому хорошо бы разобраться во всем этом применительно к условиям эксплуатации.
Принудительная блокировка хороша для настоящих внедорожников, штурмующих глубокие хляби родного пейзажа. Эффективная и надежная в грязи, она совершенно не годится для движения по дорогам.
Дисковая блокировка - любимое решение автогонщиков-кроссовиков. Прежде всего из-за возможности настройки срабатывания под конкретные условия на трассе. (Для спортивного механика раскидать коробку между заездами - раз плюнуть.) Однако для рядового пользователя имеют значение неслабые рывки, которые эта блокировка дает на руль при разгоне (на переднем приводе). Гонщики к этому готовы, а рядовой водитель может и не справиться...
Вискомуфта хорошо подходит для эксплуатации в условиях нестабильного дорожного покрытия (снег, гололед, неглубокая грязь), однако в условиях настоящего бездорожья ее способности далеко не выдающиеся: вискомуфта не справляется с постоянными сменами состояний сцепления мостов с грунтом, запаздывает при включении, перегревается и выходит из строя.
Кулачковая блокировка надежна и эффективна, но срабатывает резко, очень жестко и блокирует намертво. Для легкового автомобиля такое решение неприемлемо - при высокой скорости движения срабатывание блокировки почти неизбежно вызовет моментальный занос. Поэтому кулачковые системы используют в основном экстремальные джиперы и военные.
Винтовая блокировка (так называемые типы torsen и quaife) хорошо подойдет обычным автомобилям зимой, а также дачникам и туристам. Она не так эффективна, как остальные типы, и не годится для серьезного бездорожья, зато работает мягко и не требует от водителя специальных навыков управления.
В общем, если вы хотите оснастить свой автомобиль блокировкой дифференциала, прежде всего стоит оценить условия, в которых эксплуатируется машина. Спортивный, дорожный или внедорожный автомобили требуют разных подходов. Ну а уж торговля вас не подведет - на большинство распространенных машин есть в продаже разнообразные блокирующиеся дифференциалы. Стоят они недешево, но зачастую могут выручить в критической ситуации.
