Блокировка дифференциала - плюсы и минусыЁще на самой заре автомобилизма перед конструкторами первых «самобеглых колясок» встала проблема - при движении в повороте или по неровной дороге ведущие колёса проходят разный путь, в результате чего возникает дополнительная нагрузка на детали трансмиссии и шины, ведущая к их усиленному износу, а также ухудшается управляемость транспортного средства. Решить эту проблему позволило использование «умного» механизма - дифференциала, который устанавливается в приводе ведущих колёс и позволяет им в необходимых случаях вращаться с различной скоростью.
А ведь идея дифференциала очень даже стара! Хотя его изобретение обычно приписывают де Диону (конец ХIХ века), фактически разработка механизма дифференциала, соответствующая современному его устройству, была предложена ещё Леонардо да Винчи за четыре столетия до создания средств передвижения, которым было необходимо данное устройство!
Всё бы хорошо, но есть у классического дифференциала и существенный недостаток - при попадании одного из ведущих колёс на скользкое покрытие (грязь, снег, лёд) оно начинает вращаться с удвоенной скоростью, а второе колесо, находящееся на участке дороги с хорошим покрытием, наоборот, полностью останавливается. Автомобиль при этом начинает буксовать и останавливается.
Одним из способов борьбы с этим является использование ручного тормоза для того, чтобы дать нагрузку пробуксовывающему колесу. Делать это, однако, надо весьма осторожно, чтобы не сдерживать вращение второго колеса. Этот способ достаточно эффективен и используется давно. Хорошим выходом может быть также использование отдельных рычагов ручного тормоза для каждого из ведущих колес. Этот способ используется на некоторых видах специально сконструированных внедорожников.
В настоящее время для устранения буксования колёс чаще применяют различные устройства блокировки дифференциалов, которые делятся на две большие группы: дифференциалы, которые блокируются жестко, на 100% (так называемые локеры, от английского locker - «замок»), и дифференциалы повышенного трения (в англоязычном варианте - «ограниченного проскальзывания», или LSD - Limited Slip Differencial). У каждого из этих вариантов есть свои преимущества и недостатки.
Главный недостаток «жестких» блокировок - их способность к разрушению трансмиссии. Ведь даже находящиеся на очень скользком покрытии колёса то наезжают на кочки, то падают в ямы и проскальзывают в поворотах. Одним словом, на трансмиссию постоянно воздействуют знакопеременные силы. Представим себе внедорожник, идущий по глубокой глинистой колее в крутой подъем, да ёще и под некоторым углом к склону... Если заблокировать все дифференциалы (межосевой и оба межколёсных), то в какое-то время весь крутящий момент может передаваться только через одно, расположенное ниже по склону колесо. В таких случаях полуоси, как правило, и не выдерживают...
Плюс дифференциалов с ручной принудительной блокировкой - они не оказывают отрицательного влияния на управляемость автомобиля в обычном режиме, и в то же время обеспечивают максимально эффективную работу колёс при блокировке. Поэтому многие водители, даже, несмотря на дороговизну и указанный выше недостаток, отдают предпочтение именно таким дифференциалам. В зависимости от производителя, механизм включения дифференциалов с принудительной блокировкой может быть электрическим, вакуумным или пневматическим.
Вторая группа - механизмы, «умные вдвойне» - самоблокирующиеся дифференциалы (дифференциалы повышенного трения). В нормальных условиях движения они работают как классический дифференциал, а при начале пробуксовки одного из колёс блокируются. В результате крутящий момент поступает на оба колеса, и автомобиль продолжает движение! Главный их недостаток - при вхождении в поворот «самоблок» стремится крутить ведущие колёса с одинаковой скоростью (к счастью, в данном случае блокировка дифференциала ограничена) и автомобиль норовит ехать прямо, несмотря на то, что водитель поворачивает руль. Существуют и свои плюсы. Такой дифференциал недорог и его легко установить. Он не требует от водителя дополнительных действий (кроме повышенного внимания при маневрировании). К тому же «самоблок» не может передать весь крутящий момент на одно колесо, что снижает вероятность поломки полуосей неопытным водителем.
«Самоблоки» различаются по двум важным характеристикам - коэффициенту блокировки и величине преднатяга. Коэффициент блокировки - это отношение между моментами на отстающем и забегающем колесе. Он определяется конструкцией дифференциала и является суммой двух составляющих, из которых одна не зависит от крутящего момента, а другая пропорциональна передаваемому крутящему моменту.
Вследствие срабатывания межколёсного самоблокирующего дифференциала винтового или кулачкового типа в трансмиссии автомобиля появляются кратковременные пиковые нагрузки, способствующие повышенному износу деталей трансмиссии. При работе «самоблока» на передней оси автомобиля может дополнительно создаваться толчковое усилие на рулевое колесо, что требует особой внимательности водителя и кратковременно снижает характеристики управляемости автомобиля. Поэтому некоторые конструкции самоблокирующихся дифференциалов содержат муфту предварительного натяга, которая обеспечивает плавное срабатывание блокировки, демпфируя нагрузки, приходящиеся на трансмиссию автомобиля. В случае установки такого «самоблока» на переднюю ось исключается рывок рулевого колеса, что напрямую связано с безопасностью движения.
В заключение нашего разговора мы хотим привести мнения о блокировке межколёсных дифференциалов компетентных в этом вопросе специалистов.
Павел Федорович ПОПОВ, главный конструктор автомобиля «Сталкер» (опыт эксплуатации «Сталкера» с двумя «самоблоками» более года):
«Сомнения по поводу установки самоблокирующихся межколёсных дифференциалов, безусловно, были. Подвергать сомнению работоспособность любого механизма меня заставляет прошлый опыт работы инженером-испытателем в «оборонке». Чтобы сделать корректное заключение необходимо «погонять» хотя бы пяток машин по определенной методике испытаний на песчаных дюнах, по горкам, воде, снегу и так далее. Поскольку этого счастья у меня пока нет, остается уповать на ощущения и интуицию. Ощущения неплохие. На асфальтовом покрытии, вопреки ожиданиям, поведение автомобиля в повороте предсказуемо, он «прощает» выезд на обочину на хорошей скорости, «держит» дорогу.
Поведение на песке выше всяких похвал, ощущение вседозволенности как в БМП. Соревнования по джип-триалу на автомобиле «Сталкер» я выиграл, в том числе, и благодаря этим механизмам. По грязной трассе машина шла как по линейке, и когда отказал электроусилитель руля (отскочил из гнезда предохранитель - кстати, скверная конструкция), большой тревоги это не вызвало.
Теперь про интуицию. Она мне говорит, что нагрузки на рулевое управление возросли значительно, а рассчитана ли на такое насилие конструкция - не знаю. На автомобиле «Сталкер» рулевое управление получило дополнительный люфт. На первый раз подтянули, отрегулировали, все хорошо, «но осадок остался».
Подведем итог. Для получения спортивных результатов самоблокирующийся дифференциал просто необходим. Для «глубинки», где дорог нет - весьма полезен. Для обывателя городского и «полудачного», сей внедорожный атрибут, как и прочие шноркели, лебедки, кенгурины - продукт скорее знаковый, нежели пригодный к ежедневному употреблению».
Леонид Анатольевич КНЫШЕВСКИЙ, начальник испытательного комплекса Ульяновского автомобильного завода:
«Межколёсная блокировка дифференциала вещь нужная, но требует весьма обдуманный подход к установке и использованию. Самоблокирующийся дифференциал - механизм, требующий к себе профессиональное отношение в использовании. Не на всякий автомобиль его можно устанавливать. «Чайнику» тем более!
Автомобили, имеющие малый момент инерции («Нива» и др.) на «самоблок» наверное, никак не повлияют. А вот «тяжеловесы», к которым можно отнести «УАЗ», приведут к его быстрому износу. Это обстоятельство плюс потеря курсовой устойчивости автомобилей на скользких дорогах с серией переменных поворотов - причина того, что серийно этот механизм применять нельзя. Хочешь установить в частном порядке - пожалуйста! Но я ввёл бы требования от ГИБДД - подпиши обязательство соблюдать повышенное внимание в процессе вождения этого авто.
Принудительная блокировка - дороже, но это именно то, что нужно «тяжеловесам».
Рубен Иосифович АГИКЬЯН, начальник бюро внедорожных видов гонок «ЛАДА Рейд» Управления спортивных автомобилей ОАО «АВТОВАЗ»:
«Для повышения проходимости автомобилей Нива в первую очередь необходима межколёсная блокировка и пониженные пары в мостах. Правда использование «самоблока» в переднем мосту приводит к недостаточной поворачиваемости, поэтому это можно рекомендовать только для очень опытных водителей.
Например, в условиях ралли-рейдов спортсменов полностью устраивают два «самоблока». Но и задача там стоит как можно быстрее преодолеть почти прямолинейный тяжелопроходимый участок. Однако в поворотах самоблокирующийся дифференциал может сделать машину плохо управляемой, что опасно для малоопытных водителей. Кроме того, передний «самоблок» затрудняет управление при движении в «триальном» режиме - с большим количеством поворотов малого радиуса. Автомобиль не вписывается в повороты.
Для большинства обычных водителей вполне достаточно «самоблока» только в заднем мосту. Если бы для Нивы имелась принудительная межколёсная блокировка, то её установка в переднем мосту в дополнение к заднему «самоблоку» являлась оптимальным вариантом.
Автор: Александр Костянов
ОТСЮДА