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


            Блокировка дифференциала: чтобы ехать увереннее и быстрее

Фото: Shutterstock

  • Что это
  • Принцип
  • Виды
  • Как включить
  • Недостатки

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.
  • 
            Блокировка дифференциала: чтобы ехать увереннее и быстрее

    Фото: Shutterstock

    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.

    
            Блокировка дифференциала: чтобы ехать увереннее и быстрее

    Фото: Shutterstock

    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.
  • 
            Блокировка дифференциала: чтобы ехать увереннее и быстрее

    Фото: Shutterstock

    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.

    
            Блокировка дифференциала: чтобы ехать увереннее и быстрее

    Фото: Shutterstock

    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».