Диференціал — це механічний пристрій, який ділить момент вхідного валу між вихідними валами. Найширше застосовується в конструкції приводу автомобілів, де момент від вихідного валу коробки передач (чи карданного валу) порівну ділиться між півосями правого і лівого колеса. У повноприводних автомобілях також може застосовуватися для ділення моменту в заданому співвідношенні між ведучими вісями.

Необхідність застосування диференціала в конструкції приводу автомобілів обумовлена тим, що зовнішнє колесо при повороті проходить довшу дугу, ніж внутрішнє.

Звичайний диференціал відмінно працює, доки ведучі колеса нерозривно пов'язані з дорогою. Але, коли одно з коліс опиняється в повітрі або на льоду, то крутиться саме це колесо, тоді як те, що стоїть на твердій землі втрачає всяку силу.

Звідси головний недолік звичайного диференціала : крутний момент від двигуна передається на колесо, яке легше прокручується. Звичайно, доцільніше передавати крутний момент на колесо з кращим зчепленням.

На сьогодні є багато вирішень проблеми буксуючого колеса, але ми розглянемо тільки деякі, що широко застосовуються на позашляховиках.

Ручний блоківник диференціала (ARB, TracTech, Maxi-Drive, K&S Vacuum Locker)

По команді з кабіни шестерні диференціала блокуються і колеса обертаються синхронно. Таким чином, диференціал можливо заблокувати на в'язкому грунті і відключити блокування на асфальті. Ідеальне рішення. Поєднання свободи на дорозі і упевненості поза дорогами.
Але такий тип блокувань має і недоліки. При їзді на таких автомобілях не можна вмикати блокування, коли автомобіль рухається. На заблокованому диференціалі можна їздити тільки на малих швидкостях і тільки на важкопрохідній місцевості. Включене блокування, особливо в передньому мосту, негативно впливає на керованість. Необхідність своєчасно вмикати і вимикати блокування, залежно від дорожніх умов. А вчасно невимкнене блокування нерідко призводить до поломки трансмісії.
Штатно встановлюється на деякі моделі позашляховиків Mercedes, Toyota, Mitsubishi.

 

Самоблокувальний диференціал сам вирішує, коли йому вмикатися.

Самоблокувальний диференціал підвищеного тертя (LSD)

Облаштування таких диференціалів досить просте і принципово нічим не відрізняється від облаштування звичайного відкритого диференціала. Для створення додаткового тертя, між півосями і чашкою диференціала додані комплекти блоків фрикційних пластин. Досить часто фрикційні блоки підпружинюють. Коли починається забіг однієї з півосей (буксування колеса) - диференціал перерозподіляє крутний момент на користь відстаючої півосі за рахунок тертя між фрикційними пластинами. Цей тип блокування має дуже великий недолік - під дією тертя пластин диференціал перешкоджає виникненню навіть невеликої зміни в кутових швидкостях півосей (яка потрібна в поворотах), що негативно впливає на керованість автомобіля. У зв'язку з цим, коефіцієнт блокування цих диференціалів зазвичай вибирають невеликим (інакше автомобіль матиме неадекватну керованість на дорозі). Проте, для автоспорту випускаються моделі таких диференціалів з досить високим конструктивно закладеним тертям пластин і відповідно до високим коефіцієнтом блокування. Для усіх фрикційних диференціалів необхідно застосовувати спеціальну оливу, яка містить присадки для нормальної роботи фрикційних блоків. Ці диференціали штатно встановлюються в задній міст багатьох позашляховиків - Toyota 4Runner (Hilux Surf), Toyota Land Cruiser, Nissan Terrano, Kia Sportage і т.п.

 

Червячні (гвинтові) блокування (Torsen, Quaife).

Усі вони грунтуються на властивості черв'ячної передачі "заклинювати" при певному співвідношенні крутних моментів. Такі диференціали передають велику частину моменту (до 80 %) небуксуючому колесу.

Визначається це маржей швидкостей обертання ведучих коліс. Якщо ця маржа невелика (автомобіль рухається в повороті), то диференціал поводиться як звичайний "відкритий", але варто одному з коліс забуксувати, як різниця кутових швидкостей коліс різко збільшується, черв'яки розклинюються і блокують диференціал.

Також слід зазначити властивість цих блокувань передавати більший крутний момент на колесо, яке має краще зчеплення з дорогою. Але це доки друге колесо залишається на землі. Варто йому повиснути в повітрі (діагональне вивішування) - гвинтове блокування перетворюється на звичайний диференціал. Щоб цього не сталося - при виробництві конструктивно роблять "переднатяг" черв'яків, також часто водії імітують зчеплення колеса з грунтом натисненням на педаль гальма.

Гвинтові блокування добре поводяться взимку, а також на піску. Але їх властивостей не вистачає для серйозного бездоріжжя, безпорадні в діагональних вивішуваннях. Зате працюють м'яко і не вимагають від водія спеціальних навичок керування. Довгий час Torsen був традиційним рішенням для Audi Quattro, але потім його змінили електронні системи.

Блокування типу Лок-райт

У дослівному перекладі "правильний замок". Цей тип блокувань перетворює диференціал на муфту двосторонньої дії.

Встановлена замість сателітів і напівосьових шестерень звичайного диференціала перетворює його на деяку подібність постійно включеного ручного блокування, але при цьому сама вимикається при необхідності. Таким чином в поворотах колеса розблоковані і мають можливість котитися з різною швидкістю.

Лок-райт – блоківник 100%-ї дії. Він завжди передає крутний момент на колесо, що має краще зчеплення з дорогою. При своїй простоті і порівняльній дешевизні такий тип блокувань знайшов багато прихильників серед любителів бездоріжжя.

Читайте також : як працює лок-райт

Дифференциал — это механическое устройство, которое делит момент входного вала между выходными валами. Наиболее широко применяется в конструкции привода автомобилей, где момент от выходного вала коробки передач (или карданного вала) поровну делится между полуосями правого и левого колеса. В полноприводных автомобилях также может применяться для деления момента в заданном соотношении между ведущими осями

Необходимость применения дифференциала в конструкции привода автомобилей обусловлена тем, что внешнее колесо при повороте проходит более длинную дугу, чем внутреннее.

Обычный дифференциал отлично работает, пока ведущие колёса неразрывно связаны с дорогой. Но, когда одно из колёс оказывается в воздухе или на льду, то крутится именно это колесо, в то время как стоящее на твёрдой земле теряет всякую силу.

Отсюда главный недостаток обычного дифференциала: направление крутящего момента двигателя на колесо, которое легче прокручивается. Конечно, целесообразнее передавать крутящий момент на колесо с лучшим сцеплением.

На сегодняшний день есть много способов решения проблемы буксующего колеса, но мы рассмотрим только некоторые, широко применяющиеся на внедорожниках.

Ручная блокировка дифференциала (ARB, TracTech, Maxi-Drive, K&S Vacuum Locker)

По команде из кабины шестерни дифференциала блокируются, и колёса вращаются синхронно. Таким образом, дифференциал можно заблокировать на вязком грунте, и отключить блокировку на асфальте. Идеальное решение. Сочетание свободы на дороге и уверенности вне дорог.
Но такой тип блокировок имеет и недостатки. При езде на таких автомобилях нельзя включать блокировку, когда автомобиль движется. На заблокированном дифференциале можно ездить только на малых скоростях и только на труднопроходимой местности. Включенная блокировка, особенно в переднем мосту, отрицательно влияет на управляемость. Необходимость своевременно включать и выключать блокировку, в зависимости от дорожных условий. А вовремя невыключенная блокировка нередко приводит к поломке трансмиссии.
Штатно устанавливается на некоторые модели внедорожников Mercedes, Toyota, Mitsubishi.

 

Самоблокирующийся дифференциал сам решает, когда ему включиться.

Фрикционный самоблокирующийся дифференциал (LSD)

Устройство таких дифференциалов довольно простое и принципиально ничем не отличается от устройства обычного открытого дифференциала. Для создания дополнительного трения, между полуосями и чашкой дифференциала добавлены комплекты блоков фрикционных пластин. Довольно часто, фрикционные блоки подпружинивают. Когда начинается забегание одной из полуосей (буксование колеса) - дифференциал перераспределяет крутящий момент в пользу отстающей полуоси за счет момента трения на фрикционных пластинах. Данный тип блокировки имеет очень большой недостаток – под действием трения пластин дифференциал препятствует возникновению даже небольшой скидки в угловых скоростях полуосей (которая необходима в поворотах), что негативно влияет на управляемость автомобиля. В связи с этим, коэффициент блокировки данных дифференциалов обычно выбирают небольшим (иначе, автомобиль будет иметь неадекватную управляемость на дороге). Тем не менее, для автоспорта выпускаются модели таких дифференциалов с довольно высоким конструктивно заложенным трением пластин и соответственно высоким коэффициентом блокировки. Для всех фрикционных дифференциалов необходимо применять специальное масло, которое содержит присадки для нормальной работы фрикционных блоков. Данные дифференциалы штатно устанавливаются в задний мост многих внедорожников - Toyota 4Runner (Hilux Surf), Toyota Land Cruiser, Nissan Terrano, Kia Sportage и т.п.

 

Червячные (винтовые) блокировки (Torsen, Quaife).

Все они основаны на свойстве червячной передачи «заклинивать» при определённом соотношении крутящих моментов. Такие дифференциалы передают большую часть крутящего момента (до 80 %) небуксующему колесу.

Определяется это маржей скоростей вращения ведущих колес. Если эта маржа невелика (автомобиль движется в повороте), то дифференциал ведет себя как обычный «открытый», но стоит одному из колес забуксовать, разность угловых скоростей колес резко увеличивается, червяки расклиниваются и блокируют дифференциал.

Также следует отметить свойство этих блокировок передавать больший крутящий момент на колесо имеющее лучшее сцепление с дорогой. Но это пока второе колесо остаётся на земле. Стоит ему повиснуть в воздухе (диагональное вывешивание) – винтовая блокировка превращается в обычный дифференциал. Чтобы этого не случилось - при производстве конструктивно делают «преднатяг» червяков, также часто водители имитируют сцепление колеса с грунтом нажатием на педаль тормоза.

Винтовые блокировки хорошо ведут себя зимой, а также на песке. Они не годятся для серьезного бездорожья, беспомощны в диагональных вывесах. Зато работают мягко и не требуют от водителя специальных навыков управления. Долгое время Torsen был традиционным решением для Audi Quattro, но потом его сменили электронные системы.

Блокировка типа Лок-райт

В дословном переводе "правильный замок". Данный тип блокировок превращает дифференциал в муфту двухстороннего действия.

Установленная взамен сателлитов и полуосевых шестерен обычного дифференциала превращает его в некоторое подобие постоянно включенной ручной блокировки, но при этом сама выключается при необходимости. Таким образом в поворотах колёса разблокированы и имеют возможность катиться с разной скоростью.

Лок-райт – блокировка 100%-го действия. Она всегда передаёт крутящий момент на колесо, имеющее лучшее сцепление с дорогой. При своей простоте и сравнительной дешевизне такой тип блокировок нашёл много поклонников среди любителей бездорожья.

Читайте также : как работает лок-райт