Машины с блокировкой межколесного дифференциала

4×4: Какой тип выбрать?

Разбираемся в особенностях полноприводных трансмиссий

Популярность полноприводных машин растет. Но не все авто, на которых красуется шильдик «AWD» (All Wheel Drive) или «4WD» (Four Wheel Drive) могут добраться до центра Земли без посторонней помощи. Или хотя бы не застрять в лесу после дождичка.

Не будем вдаваться в детали конструкции (те, кому надо, и так в курсе, а те, кому не надо — вдаваться не будут). Но нужно понимать, что машина хорошо управляется исключительно за счет дифференциала — приспособления, которое дает возможность вращаться колесам с разными (дифференцированными) угловыми скоростями (отсюда, кстати, и само название «дифференциал»).

Пока вы едете по прямой — все хорошо. Но на повороте колеса начинают вращаться с разной скоростью. Внутреннее медленнее, внешнее — быстрее. Тут-то дифференциал и становится полезен. Не будь его, внутреннее колесо прокручивалось бы на месте (или наружное — «убегало» бы), что неминуемо приводило бы к быстрому износу шин и деталей трансмиссии. Это первое.

Второе. Дифференциал устроен так, что если одно колесо застревает, а второе спокойно вращается, то вся мощь будет передаваться именно на него. Шансы самостоятельно выбраться из ловушки в таком случае минимальны.

Полный привод же подразумевает, что тяга будет подаваться не на два, а на четыре колеса. При этом мы понимаем, что траектории задних колес в повороте (а также при наезде на кочку или при проезде ямы) не совпадают с траекториями передних. Проще говоря, колеса спереди и сзади вращаются опять-таки с разными скоростями, а значит, нужен еще один дифференциал, который позволял бы им вращаться с разными скоростями — межосевой.

Таким образом, в простейшем случае полноприводного автомобиля мы получаем целых три дифференциала: передний, задний и межосевой. В свободном состоянии, как говорилось выше, тяга передается на колесо, которое вращается с меньшим сопротивлением. То есть, как это ни парадоксально, иногда полноприводному автомобилю застрять даже проще, чем моноприводному. Судите сами — вероятность, что автомобиль будет обездвижен при потере сцепления хотя бы одного ведущего колеса из четырех выше, чем одного из двух.

Но на практике это не так. Полноприводную машину «посадить» сложнее. Дело в том, что часто дифференциалы имеют блокировки. Можно блокировать, скажем, межколесные дифференциалы (чаще задний, реже передний), а можно межосевой. Но лучше, когда есть все три блокировки. Кстати, блокировка дифференциала означает, по сути, что он перестает работать, то есть колеса начинают вращаться с одинаковыми угловыми скоростями.

Part-time или подключаемый вручную полный привод

Такой тип полного привода появился в числе первых. Несмотря на это, он все еще применяется на некоторых автомобилях. В основном на пикапах, вроде Nissan NP300, базовых Mitsubishi L200, Ford Ranger и других. А также на суровых и недорогих внедорожниках, которые ведут свою историю еще из ХХ столетия, или новых китайских «проходимцах», которые являются аналогами тех самых «старичков». Например, все модели УАЗ, Suzuki Jimny, Great Wall H3/H5, Jeep Wrangler и так далее.

Суть такой схемы в том, что тут нет межосевого дифференциала совсем. То есть в обычном режиме, на обычных дорогах эти машины нельзя назвать полноприводными, так как весь крутящий момент передается только на одну ось (как правило, заднюю). Поэтому несложно увидеть на скользком асфальте УАЗик, который развернуло поперек дороги. Для преодоления сложных участков бездорожья или сугробов принудительно и жестко (то есть, без всяких дифференциалов) подключается передняя ось. При этом половина момента передается на заднюю ось, а половина — на переднюю. Однако это не панацея от всех внедорожных сюрпризов, ведь на каждой из осей остается свободный дифференциал. И при диагональном вывешивании автомобиль не тронется с места, вращая только колеса, весящие в воздухе. Лекарством в таком случае будет принудительная блокировка межколесных дифференциалов (в первую очередь, заднего). Некоторые модели внедорожников имеют самоблокирующийся задний дифференциал.

Плюсы понятны. Простая конструкция, нет межосевого дифференциала и блокировок, а значит, нет ненужных механических деталей и электрических проводов к этим блокировкам, нет лишней пневматики и гидравлики. А вот минусы для многих почему-то не очевидны. Жестко блокируя переднюю и заднюю ось между собой, обе оси начинают вращаться с одинаковыми скоростями. Ничего страшного не произойдет, когда вы движетесь по прямому участку дороги, но в поворотах на сухом асфальте машина будет «упираться», к тому же это грозит быстрым износом и выходом из строя всей системы. А вот в грязи, песке, снегу, — короче говоря, на рыхлых и скользких поверхностях, — даже в поворотах все будет в порядке, потому что внутренние колеса смогут легко проворачиваться, компенсируя разницу угловых скоростей. Кстати говоря, подключить полный привод еще нужно вовремя успеть, что тоже не добавляет удобства.

Full-time или постоянный полный привод

Недостатки подключаемого полного привода вынудили инженеров разработать систему, в которой тяга бы всегда передавалась на четыре колеса. Как уже говорилось выше, такая простейшая система с тремя свободными дифференциалами может обездвижить машину гораздо быстрее, чем моноприводная система. Чтобы этого не происходило, применяются блокировки. Но включать и отключать их самостоятельно не очень удобно, поэтому появились самоблокирующиеся дифференциалы типа Torsen, вискомуфты, управляемые электроникой многодисковые сцепления и так далее. К тому же современные межосевые дифференциалы имеют свои электронные мозги, благодаря которым можно распределять момент между осями не только в соотношении 50:50, но и в других пропорциях.

Наиболее известными системами постоянного полного привода являются quattro у Audi и AWD у Subaru. Похожие системы есть у BMW — xDrive, у Mercedes — 4Matic, у Volkswagen — 4Motion. Также к автомобилям с постоянным полным приводом относятся Lada 4×4, Chevrolet Niva, Toyota Land Cruiser 80, 100, 105, Prado, Land Rover Defender, Discovery и другие.

Некоторые машины имеют не только самоблокирующийся межосевой дифференциал, который не позволяет машине в сложной ситуации отключать одну из осей, но и самоблокирующийся задний межколесный дифференциал, что делает управление машиной более острым.

Есть множество разных систем, с разными возможностями. Скажем, Terrain Response, разработанная Land Rover, который управляется электроникой и автоматически подстраивается под конкретные дорожные условия, или многорежимный полный привод Super Select у Mitsubishi с возможностью принудительного отключения передней оси. Например, у той же Subaru есть разные решения полного привода для разных машин. В частности на машинах с «автоматом» ставится электронно-управляемая блокировка межосевого дифференциала, а на WRX STI будет уже активный центральный дифференциал. К тому же могут быть модификации с постоянным симметричным или активным распределением тяги. Так что, охватить каждую модель и рассказать принципы работы той или иной системы в рамках одной статьи не получится. Общая же суть примерно одинакова.

Тем не менее, хотелось бы еще на пару минут остановиться на системе полного привода, разработанной «Хондой». Она носит имя SH-AWD (SH — Super Handling, в дословном переводе с английского — «супер-управляемый»). Как видно из названия, предназначена она не столько для повышения внедорожных качеств автомобиля, сколько для улучшения управляемости. Главная особенность этой системы в том, что она распределяет крутящий момент не только между передними и задними колесами, но и между правым и левым задним колесом. То есть в крутом повороте до 70% крутящего момента может передаваться на внешнее заднее колесо, что буквально ввинчивает машину в поворот. Такая система устанавливается на некоторые модели Honda и Acura, у других марок она пока недоступна.

On-demand или подключаемый автоматически полный привод

В дословном переводе выражение «torque on-demand» означает «крутящий момент по требованию». Такой тип привода появился самым последним и получил в данный момент наибольшее распространение. Почти все современные кроссоверы оснащены такой системой полного привода: Toyota Rav 4, Nissan Pathfinder (нового поколения), Nissan Qashqai, Mitsubishi Outlander, Ford Explorer, Kia Sportage (c 2004 года) и так далее.

В основе этой системы лежит огромное количество датчиков, отслеживающих скорость каждого конкретного колеса, угол поворота колес, крены кузова и так далее. Чем дороже автомобиль, тем больше будет различных датчиков. Они собирают всю информацию о поведении машины на дороге, а компьютер ее обрабатывает и распределяет крутящий момент на ту или иную ось посредством электронно-управляемой муфты.

Ранние схемы двадцатилетней давности «тупили» и могли вести себя неадекватно. К примеру, могли подключить заднюю ось в повороте, когда это уже не нужно, из-за чего машина могла уйти в занос, а затем, когда ты пытаешься подправить положение газом, отключить ее. В современных системах такого уже не бывает, и в целом их работа заслуживает уважения. К тому же добавление новых датчиков, параметров, а также использование мощных процессоров и оптоволокна при передаче данных позволило этим системам не только делать все вовремя, но даже играть на опережение.

В нормальных условиях ведущая ось у автомобиля только одна, но при необходимости, в основном, при пробуксовке и иногда на старте, подключается вторая. Затем она так же быстро и автоматически отключается. Устройства для подключения второго моста могут быть различные: от вискомуфты до многодискового сцепления с электронным управлением, получающего информацию о пробуксовке от датчиков ABS и улавливающего малейшую разницу в скоростях вращения переднего и заднего мостов.

Однако есть одно большое «но». Такие системы годятся для того, чтобы выбраться из сугроба у подъезда или благополучно проехать по обледенелому повороту. Можно проехать и по умеренно разбитой грунтовке. Но несколько километров пробиваться вперед по рыхлому песку или снегу с пробуксовкой на них не получится. Также как и долго буксовать на месте. Такой тип привода предназначен, скорее, для улучшения управляемости, нежели для покорения бездорожья. Даже семиминутный ледяной дрифт на парковке может перегреть электронную муфту. В таком случае, чтобы система заработала, придется ждать, пока она остынет.

Кстати говоря, чтобы преодолеть небольшую грязевую лужу по пути на дачу, можно принудительно — электронно — подключить полный привод. Главное — не забыть его потом отключить. Можно также и сделать машину чисто моноприводной, то есть деактивировать автоматическое подключение второй оси.

Какой привод выбрать?

Разобраться во всех тонкостях работы различных систем полного привода непрофессионалу довольно сложно, но основные отличия, которые изложены в этой статье, нужно понимать. Ведь поняв их, маркетологам будет сложнее манипулировать различными понятиями, а вам проще оценить силы автомобиля в той или иной ситуации, чтобы не оказаться сидящим в машине с блестящим шильдиком «AWD», которая тоже «сидит».

В конце хочется резюмировать. Part-time (полный привод, подключаемый вручную) отлично подойдет для любителей часто помесить грязь, выбраться на природу, охоту или рыбалку. К плюсам можно отнести дешевизну, простоту и эффективность такой конструкции. К минусам — что полный привод нужно подключать самостоятельно, что не всегда удобно и быстро, а также опасное поведение такого полноприводного автомобиля на дороге с сухим асфальтом.

On-demand AWD (автоматически подключаемый полный привод) бояться не стоит. Такая система отлично ведет себя в условиях города и легкого проселка. Полный привод выручит утром после снегопада, на льду и в дождь, но рассчитывать на него на бездорожье не стоит.

Постоянный полный привод, казалось бы, хорош всем и выглядит как идеальный вариант на все случаи жизни, но такие системы дороги и сложны. Однако они обеспечивают отличную управляемость на асфальте и хороший уровень проходимости. Правда, не стоит забывать в этом случае о блокировке дифференциалов.

Самоблоки: все, что вам нужно знать

Изучаем конструкцию основных типов самоблокирующихся дифференциалов. Какой самоблок (если он, конечно, не установлен на заводе) подойдет для вашего автомобиля?

Создание универсального механизма, идеально работающего в любых условиях, – голубая мечта каждого конструктора. Однако выверенное на бумаге решение на практике обязательно обрастает своими «но». Иногда случаются парадоксы: достоинство и главное предназначение узла в определенных условиях становятся его недостатками. Характерный пример — свободный дифференциал.

Ахиллесова пята

Для простоты понимания проблемы свободных дифференциалов, используемых на большинстве автомобилей, рассмотрим пример с их межколесными представителями — поскольку межосевые собратья на полноприводных машинах работают аналогично.

Межколесный дифференциал обеспечивает разность частот вращения ведущих колес в повороте. Это важно для борьбы с так называемым паразитным крутящим моментом и для сохранения управляемости автомобиля. Ведь в повороте внешнее колесо идет по более длинной дуге, нежели внутреннее, и при равенстве частот вращения неизбежна пробуксовка.

Схема работает гладко, пока одно из колес не теряет сцепление с дорогой. К примеру, когда правые колёса автомобиля стоят на асфальте, а левые — на льду. В силу своей конструкции обычный дифференциал имеет чрезмерную свободу. Стоящее на льду колесо будет беспомощно вращаться, а опирающееся на асфальт останется неподвижным.

Стремление решить проблему привело инженеров к созданию дифференциалов двух новых видов — с принудительной блокировкой и самоблокирующихся, повышенного трения (LSD, Limited-Slip Differential). Вторая группа получила большее распространение. Такие дифференциалы работают автономно и не требуют какого-либо внешнего привода. Их устанавливают серийно на многие спортивные легковые автомобили и кроссоверы. А можно самому приобрести и установить самоблок на свою машину. Самые ходовые — червячные (винтовые) и дисковые.

Дифференциалы LSD делятся на две группы по принципу действия: срабатывающие от изменения крутящего момента и от разницы угловых скоростей. Винтовые относятся к первой, а дисковые — ко второй.

Дискотека

Вариантов конструкции дисковых самоблоков масса, но основа их едина: в обычный свободный дифференциал добавлены два пакета фрикционных дисков, которые обеспечивают блокировку узла при пробуксовке одного из ведущих колес.

Каждый пакет расположен между корпусом дифференциала и одной из полуосевых шестерён. По конструкции он напоминает фрикционные муфты в автоматических коробках. Одна часть дисков в пакете находится в зацеплении с полуосевой шестерней, а другая — с корпусом дифференциала. При обычном движении автомобиля (например, в повороте) фрикционы разжаты и самоблок никак себя не проявляет: сателлиты обеспечивают разную частоту вращения колес. Но при пробуксовке одного из колес пакеты дисков сжимаются — и полуосевые шестерни обретают прямую связь с вращающимся корпусом дифференциала.

Основное сжатие дисков происходит за счет осевого смещения шестерней полуоси. Последние являются конусными, как и шестерни сателлитов. При передаче момента через такое зубчатое зацепление кроме центробежной силы возникает и осевая. Она стремится развести шестерни. Сателлиты закреплены на своих осях и не могут смещаться. Зато на это способны их полуосевые сёстры, ведь они подвижны на шлицах приводов колес. В результате расхождения к стенкам дифференциала шестерни сжимают свои пакеты фрикционов.

В некоторых самоблоках первоначальное поджатие фрикционов обеспечивает пружина между полуосевыми шестернями. В других вместо них использованы конические пружинные кольца, которые также создают определенный преднатяг. Есть конструкции с замысловатым центральным блоком (см. схему 1), в котором ось сателлитов при смещении, к примеру, во время резкого ускорения автомобиля разжимает большие полукольца — и они сдавливают пакеты фрикционов. Это происходит в дополнение к их сжатию полуосевыми шестернями при пробуксовке колеса.

Червоточина

Среди червячных самоблоков наибольшую известность получил дифференциал Torsen. Его название произошло от английского термина torque sensitive, «чувствительный к крутящему моменту». Такой дифференциал первого типа (Т1) был изобретен еще в 1958 году, тем не менее возможности этой конструкции по сей день остаются непревзойденными.

От свободного дифференциала конструкция Т1 отличается очень сильно. Роль привычных сателлитов играет замысловатая червячная передача, густо «наросшая» поверх полуосевых шестерен. Благодаря особенности своей работы она способна блокировать дифференциал. Дело в том, что червячная передача необратима: перенос момента возможен только от ведущего звена (червяк) к ведомому (полуосевая шестерня). То есть при пробуксовке колеса его полуосевая шестерня не сможет провернуть червяк из-за больших сил трения.

В корпусе Торсена Т1 закреплено три пары поперечных червяков (сателлитов), которые соединены между собой отдельными прямозубыми шестернями, расположенными по краям их осей. Одновременно каждый парный червяк находится в зацеплении со своей полуосевой шестерней. При движении автомобиля в повороте вся эта красота работает подобно сателлитам свободного дифференциала, обеспечивая необходимую разность частот вращения колес. Но как только момент на одном из колес меняется из-за потери сцепления с дорогой, червячная передача блокируется. Причем дело даже не доходит до физической пробуксовки «слабого» колеса.

Torsen второго типа (T2) устроен проще. Похожий принцип работы имеет самоблокирующийся дифференциал Quaife, запатентованный в 1965 году. Одна из вариаций подобной конструкции показана на схеме 3. Два ряда винтовых сателлитов расположены продольно в корпусе дифференциала. Каждый из них находится в зацеплении со своей осевой шестерней. При этом сателлиты из разных рядов также соединены попарно. По архитектуре и принципу действия эта конструкция напоминает червячную передачу в Торсене Т1, но с продольным расположением. В зависимости от модели такого самоблока, в нем может быть от трех до пяти пар сателлитов.

При движении автомобиля в повороте продольный пакет сателлитов работает так же, как его сородичи в обычном дифференциале. При пробуксовке колеса в винтовых зацеплениях возникают осевые и радиальные силы. Они как бы распирают полуосевые шестерни и их сателлиты, прижимая их торцами к корпусу дифференциала. В отличие от схемы Т1, у Т2 червяки не закреплены на отдельных осях, а стоят в подобии колодцев. В итоге возникает целый ряд пар трения. Во‑первых, это полуосевые шестерни и стенки дифференциала, а во‑вторых — сателлиты и их колодцы. Причем червяки распирает в них так, что они контактируют со стенками в продольном и поперечном направлениях. Все эти силы трения суммарно блокируют дифференциал.

На своем месте

Подбор самоблока зависит от режима эксплуатации машины. Если это обычная повсе­дневная езда и любительские соревнования в различных дисциплинах, то первым делом нужно изучить все существующие модификации автомобиля. Возможно, что некоторые версии получают LSD на заводском конвейере, но не поставляются на наш рынок. В этом случае можно заказать самоблок по каталогу или поискать бывший в употреблении. Лучше брать новый: это дороже, но будет уверенность, что он встанет на автомобиль как родной. Еще важнее другое: производитель тестировал машину с таким дифференциалом, подбирал его вид (дисковый или винтовой) и характеристики, чтобы по-настоящему раскрыть потенциал машины.

Случаются парадоксы: достоинство узла в определенных условиях становится его недостатком

Если заводского варианта нет, то предпочтительнее взять винтовой дифференциал типа Torsen T2/Quaife. Он проще и значительно дешевле версии T1, но при этом не сильно отстает по характеристикам. Аналогичные дифференциалы предлагает масса других производителей. Среди достоинств такого самоблока — быстрое, но мягкое и прогнозируемое срабатывание, широкий диапазон изменения момента на колесах, внушительный ресурс и надежность. При подборе дифференциала рекомендуется ограничиться преднатягом до 7 кг. Иначе его ресурс будет заметно ниже из-за повышенного износа внутренних элементов — без получения заметных ездовых дивидендов.

Если же нужна подготовка под професси­ональный уровень соревнований на бездорожье и треке, лучше выбрать дисковый самоблок. Рынок предлагает много подобных узлов. Частенько такие самоблоки имеют преднатяг от 10 кг. Благодаря этому они отлично работают в условиях соревнований — но при этом крайне непрактичны в повседневной езде, так как блокируются слишком рано и жестко. Дисковые дифференциалы проще переваривают высокую степень преднатяга, однако она достаточно быстро проседает. Для ее восстановления потребуется снятие и полная разборка узла.

КЛАССОВОЕ ДЕЛЕНИЕ

Коэффициент блокировки (КБ) — одна из двух основных характеристик самоблокирующегося дифференциала. КБ характеризует соотношение моментов на отстающем колесе (имеет хорошее сцепление с дорогой) и на забегающем (потеряло сцепление). Для свободного межколесного дифференциала он равен единице — дифференциал всегда делит крутящий момент между осями поровну. Для самоблоков КБ обычно составляет от 1 до 5. То есть при наивысшем коэффициенте такой дифференциал может реализовать на отстающем колесе в пять раз больше крутящего момента, чем на забегающем.

Некоторые производители указывают КБ в процентах. Если конкретный дифференциал имеет коэффициент 30%, то он может передать максимум 65% момента на колесо с лучшим сцеплением (стандартные 50% плюс 30% от оставшейся половины, то есть еще 15%). Если КБ равен 70%, то этому колесу достанется до 85% усилия (50% + 35%).

КБ зависит от конструктивных особенностей дифференциала. Для червячных (винтовых) узлов это в первую очередь угол нарезки зубьев на шестернях, а для дисковых — конфигурация фрикционов.

Другая важная характеристика дифференциала — преднатяг. Чем он больше, тем значительнее первоначальный момент внутреннего трения в узле. В основном он зависит от тех же особенностей, что и КБ. Однако современные самоблоки всё чаще имеют в своей схеме регулировочные шайбы. Они стоят между полуосевыми шестернями и дополнительно их распирают, увеличивая преднатяг, который можно подгонять под любые условия эксплуатации.

Дополнительный плюс конструкции с шайбами — возможность продлить жизнь дифференциала. Со временем неизбежен износ зубьев червяков и фрикционных дисков, который снижает преднатяг и эффективность работы узла. Замена пружинных конических шайб, которые тоже ослабевают, вновь взбодрит самоблок, если подобрать необходимое количество шайб и их толщину. Важно учитывать, что увеличенный преднатяг всегда повышает нагрузку на любой дифференциал, что неизбежно усиливает его износ и сокращает ресурс.

Блокировка заднего межколесного дифференциала: зачем нужна и как работает?

В серьезном внедорожнике всегда присутствуют серьезные функции, без которых внедорожник – не внедорожник. Порой даже самый, казалось бы, маленький узелок автомобиля, способен помочь найти выход из сложнейшей ситуации. Один из таких узлов – задний дифференциал и его межколесная блокировка.

Сперва следует разобраться в работе дифференциала. Это очень уникальное звено в автомобиле, которое способно сотвори чудо. В большинстве моделях автомобилей дифференциал является свободным, тем самым позволяет ведущим колесам одной оси крутиться с разной скоростью и распределять между ними крутящий момент двигателя.

Так, не секрет, что в момент входа автомобиля в поворот внутреннее колесо крутится слабее и, соответственно, проходит путь меньше, чем внешнее. Именно в такой ситуации дифференциал помогает и дает возможность контролировать без проблем автомобиль.

Куда сложнее со свободным дифференциалом на бездорожье, поскольку он распределяет крутящий момент на то колесо, которое имеет меньшее сопротивление вращения. Вспомните ситуация с автомобилем, который попал на лед, снег или грязь – одно колесо может крутиться в пробуксовке, а второе будет стоять намертво, поскольку имеет лучшее сцепление, а поскольку крутящий момент двигателя к этому колесу не доходит, то автомобиль просто пробуксовывает одним колесом и стоит на месте.

Так вот, из такой ситуации поможет выйти противобуксовочная система. Эта система позволяет буксующему колесу притормаживать и искусственно перераспределять крутящий момент на колесо, которое имеет большее сцепление. Стоит учесть, что эта система имеет импульсный режим работы, с небольшим опозданием и на серьезном бездорожье она может быть малоэффективна. Также в таком режиме быстро изнашиваются тормозные механизмы.

Какой еще есть выход из подобных ситуаций? А вот какой – самоблокирующийся дифференциал, который применяется в спортивных авто и в некоторых обычных моделях гражданских авто.

Также отлично себя зарекомендовал во внедорожниках дифференциал с принудительной блокировкой. Достаточно лишь нажать одну кнопку, как тут же распределяется крутящий момент между колесами одной оси поровну, что улучшая проходимость в грязевых, песчаных и снежных препятствиях.

Обратите внимание, что блокировать задний дифференциал можно не всегда. Так, на асфальте применять блокировку дифференциала запрещено, так как это приводит к ухудшению управляемости автомобиля, а также приводит к поломке трансмиссии. Ах, да, еще быстро изнашиваются шины на колесах, потому что все 4 колеса совершают одинаковое количество вращений и внутреннее колесо при повороте будет пробуксовывать.

Вот несколько ситуаций, в которых без сомнений поможет блокировка заднего дифференциала:

1. Когда одно из колес задней оси находится в воздухе или имеет слабое сцепление с поверхностью. В таком случае крутящий момент мотора больше пойдет на колесо, которое больше и лучше касается грунта.

Естественно, если ваш автомобиль одет в обычные шины для дороги, то на бездорожье даже включенная блокировка дифференциала будет бессильна. В грязи и бездорожье проходимость могут увеличить только колеса с развитыми грунтозацепами.

2. Перед тем, как пробираться через грязь, следует включить боевое положение трансмиссии, включить понижающую передачу и блокировку дифференциала, и только потом можно ехать. Ведь никогда не знаешь, что находится в грязи. А вытаскивать автомобиль находясь по пояс в грязной водичке – не очень приятное зрелище.

На этом у меня всё! Спасибо за внимание! Ставь пальцы вверх и подписывайся на канал, впереди много интересного!

Межколесный дифференциал: виды, устройство, принцип работы

Межколесный дифференциал относится к трансмиссионному механизму, который распределяет крутящий момент между валами привода. Кроме того, указанный механизм позволяет вращаться колесам с разными угловыми скоростями. Данный момент особо заметен при проходе поворотов. Кроме того, такая конструкция дает возможность безопасно и комфортно перемещаться по сухому твердому покрытию. В некоторых случаях, при выезде на скользкую трассу или бездорожье, рассматриваемое приспособление может сыграть как стопор для автомобиля. Рассмотрим особенности строения и эксплуатации межколесных дифференциалов.

Описание

Дифференциал предназначен для распределения крутящего момента от карданного вала к ведущим колесным мостам спереди или сзади, в зависимости от разновидности привода. В результате межколесный дифференциал дает возможность проворачиваться каждому колесу без пробуксовки. В этом и заключается прямое назначение механизма.

При прямолинейном перемещении транспорта, когда нагрузка на колеса равномерная с идентичными угловыми скоростями, рассматриваемый агрегат функционирует в роли передаточного отсека. В случае изменения условий движения (буксование, разворот, поворот) нагрузочный показатель изменяется. Полуоси стремятся вращаться с разными скоростными параметрами, возникает необходимость распределение крутящего момента между ними в определенном соотношении. На этом этапе межколесный дифференциал начинает выполнять свою основную функцию – гарантирование безопасности маневров транспортного средства.

Особенности

Схема размещения рассматриваемых автомобильных приспособлений зависит от рабочего ведущего моста:

1. На картере коробки переключения передач (передний привод).
2. На корпусе ведущего заднего моста.
3. Машины с полным приводом оснащаются межколесным дифференциалом на остовах обоих мостов или раздаточных коробках (осуществляют передачу рабочего момента между колесами или мостами, соответственно).

Стоит отметить, что дифференциал на машинах появился не так давно. На первых моделях «самодвижущиеся» экипажи имели плохую маневренность. Проворачивание колес с идентичным угловым параметром скорости приводило к пробуксовке одного из элементов либо потере сцепления с дорожным покрытием. Вскоре инженеры разработали усовершенствованную модификацию устройства, позволяющего нивелировать потерю управляемости.

Предпосылки для создания

Межколесные дифференциалы автомобилей изобрел французский конструктор О. Пеккер. В механизме, предназначенном для распределения вращающегося момента, присутствовали шестерни и рабочие валы. Они служили для трансформации момента кручения от двигателя к ведущим колесам. Несмотря на все преимущества, данная конструкция полностью не решала проблемы с пробуксовкой колес на поворотах. Выражалось это в потере сцепления одного из элементов с покрытием. Особенно выражено момент проявлялся на обледенелых участках.

Буксование в подобных условиях приводило к неприятным происшествиям, что послужило дополнительным стимулом для разработки усовершенствованного приспособления, способного предотвратить занос транспортного средства. Техническое решение указанной проблемы разработал Ф. Порше, придумавший кулачковую конструкцию, ограничивающую проскальзывание колес. Первыми автомобилями, на которых применялась имитация межколесного дифференциала, стали «Фольксвагены».

Устройство

Ограничивающий узел работает по принципу планетарного редуктора. В стандартную конструкцию механизма входят следующие элементы:

• полуосевые шестеренки;
• сопутствующие сателлиты;
• рабочий корпус в виде чаши;
• основная передача.

Остов жестким способом соединен с ведомым зубчатым колесом, которое принимает момент кручения от аналога главной передачи. Чаша через сателлиты трансформирует вращение на ведущие колеса. Разность в скоростных режимах угловых параметров обеспечивается также при помощи сопровождающих шестерен. При этом величина рабочего момента остается стабильной. Задний межколесный дифференциал ориентирован на передачу оборотов на ведущие колеса. Транспортные полноприводные средства оснащаются альтернативными механизмами, воздействующими на мосты.

Разновидности

Указанные виды механизмов разделяются по конструкционным признакам, а именно:

• конические версии;
• цилиндрические варианты;
• червячные приспособления.

Кроме того, дифференциалы разделяются по числу зубьев шестеренок полуосей на симметричные и несимметричные версии. По причине оптимальной возможности рассредоточения момента кручения, вторые модификации с цилиндрами монтируются на мосты автомобилей с полным приводом.

Машины с передним или задним ведущим мостом оборудуются симметричными коническими модификациями. Червячная передача универсальна и может агрегировать со всеми типами устройств. Конические агрегаты способны работать в трех конфигурациях: прямолинейным, поворотным и пробуксовочным способом.

Схема работы

При прямолинейном перемещении, электронная имитация блокировки межколесного дифференциала характеризуется равным рассредоточением нагрузки между колесами транспортного средства. При этом наблюдается идентичная угловая скорость, а корпусные сателлиты не вращаются вокруг собственных осей. Они трансформируют момент кручения на полуоси при помощи статичного зубчатого зацепа и ведомой шестеренки основной передачи.

На поворотах автомобиль испытывает переменчивое воздействие усилий сопротивления и нагрузки. Параметры распределяются следующим образом:

1. Внутреннее колесо меньшего радиуса получает увеличенное сопротивление, по сравнению с наружным аналогом. Повышенный показатель нагрузки обуславливает снижение скорости вращения.
2. Внешнее колесо перемещается по большей траектории. При этом увеличение угловой скорости способствует плавному повороту машины, без буксования.
3. С учетом указанных факторов, колеса должны обладать различными угловыми скоростями. Сателлиты внутреннего элемента замедляют вращение полуосей. Те же, в свою очередь, через конический зубчатый элемент, повышают интенсивность работы внешнего аналога. При этом момент кручения от основной передачи остается стабильным.

Пробуксовка и курсовая устойчивость

Автомобильные колеса могут получать разный параметр нагрузки, буксуя и теряя сцепление с дорожным покрытием. При этом на один элемент подается чрезмерное усилие, а второй работает «вхолостую». Из-за такой разницы движение автомобиля становится хаотичным или вообще прекращается. Чтобы устранить эти недостатки, используют систему курсовой устойчивости либо ручную блокировку.

Для того, чтобы момент кручения полуосей выровнялся, следует стопорить действие сателлитов и обеспечить трансформацию оборотов от чаши на нагруженную полуось. Это особенно актуально для межколесных дифференциалов МАЗа и прочих машин повышенной грузоподъемности с полным приводом. Подобная особенность связана с тем, что стоит потерять сцепление в одной из четырех точек, величина крутящего момента устремится к нулю, даже если машина оснащена двумя межколесными и одним межосевым дифференциалом.

Электронный самоблок

Избежать неприятностей, указанных выше, позволяет частичная или полная блокировка. Для этого и применяются самоблокирующиеся аналоги. Они распределяют кручение с учетом разности на полуосях и соответствующих скоростных режимов. Оптимальным способом решения проблемы является оборудование машины электронной блокировкой межколесного дифференциала. Система оснащается датчиками, которые контролируют требуемые показатели во время движения транспортного средства. После обработки полученных данных, процессор выбирает оптимальный режим корректировки нагрузочных и прочих воздействий на колеса и мосты.

Принцип работы данного узла состоит из трех основных стадий:

1. В начале проскальзывания ведущего колеса, контрольный блок получает импульсы от индикаторов скорости вращения, после их анализа автоматически принимается решение о способе функционирования. Далее происходит замыкание клапана-переключателя и открывание аналога высокого давления. Помпа узла АБС создает давление в рабочем контуре тормозного цилиндра буксующего элемента. Торможение ведущего проскальзывающего колеса осуществляется за счет повышения давления тормозной жидкости.
2. На втором этапе система имитации самоблока удерживает тормозное усилие за счет сохранения давления. Действие насоса и пробуксовка колеса прекращается.
3. К третьей стадии работы указанного механизма относится завершение проскальзывания колеса с одновременным сбросом давления. Переключатель открывается, а клапан высокого давления закупоривается.

Межколесный дифференциал КамАЗа

Ниже приведена схема указанного механизма с описанием элементов: