Большая разница

Зачем нужен дифференциал?

Для чего необходимо это устройство, почему нельзя передавать крутящий момент напрямую на ведущую ось и почему бы колесам не вращаться с равными скоростями? Чтобы понять, для чего в автомобилях используются дифференциалы, необходимо вспомнить базовый школьный курс физики и подключить немного воображения. В реальности, располагаясь на одной оси, ведущие колеса вращаются с разной скоростью, и эта разница особенно необходима при прохождении поворотов, иначе одно из них обязательно будет проскальзывать. Без дифференциала это невозможно.

Как он устроен?

В типовом случае дифференциал имеет следующее строение. Карданный вал, передающий крутящий момент от двигателя, вращает ротор (через зубчатую передачу). Ротор, в свою очередь, посредством шестерен приводит в движении две полуоси. В итоге каждая полуось вращается с максимально возможной скоростью. На практике это означает, что каждое из ведущих колес будет вращаться так быстро, как может. На первый взгляд в этом нет ничего плохого, но на самом деле все немного сложнее.

В чем же проблема?

Проблема состоит в том, что, распределяя крутящий момент симметрично между ведущими колесами, дифференциал совсем не симметрично распределяет мощность. Представьте такую ситуацию: ведущие колеса находятся на разном дорожном покрытии (правое — на сухом асфальте, левое — на льду). Как уже говорилось выше, каждое колесо будет вращаться с максимально возможной скоростью. Но в условиях, когда сцепление левого колеса (находящегося на льду) стремится к нулю, максимум его скорости вращения очевидно гораздо больше возможностей колеса, которое находится на сухом асфальте. Вся мощность двигателя будет уходить на вращение колеса, которое находится на льду.

Что же делать?

Инженеры всего мира хорошо поработали над решением «проблемы буксующего колеса». Оно состоит в том, чтобы заставить дифференциал передавать крутящий момент именно на то колесо, которому это необходимо.

На сегодняшний день существует несколько принципиальных схем блокировки дифференциала, которые можно разделить на несколько групп:

По степени блокировки:

• полная блокировка дифференциала
• частичная блокировка дифференциала

По механизму блокировки:

• автоматическая блокировка
• ручная блокировка

Возможны самые разнообразные комбинации степени и механизма блокировки — полные автоматические и полные ручные блокировки, частичные ручные и частичные автоматические...

Рассмотрим наиболее распространенные варианты подробнее.

Полная ручная блокировка дифференциала

Фактически, полная блокировка — это выключение дифференциала, ведь дифференциал перестает выполнять свои функции и автомобиль ведет себя так, будто этого самого дифференциала у него не было и нет. Но в случаях, когда от автомобиля требуется повышенная проходимость (максимальный крутящий момент на колеса), полная блокировка — как раз то, что нужно.

Она не позволяет колесам вращаться с разными скоростями, передавая на каждое из них равный крутящий момент для обеспечения равной скорости вращения. Водитель включает/выключает блокировку дифференциала из салона, благодаря наличию механического или электрического привода.

Полная блокировка эффективно используется на серьезных внедорожниках, ведь именно при езде по бездорожью и возникают ситуации, когда дифференциал требуется заблокировать. Так как управление автомобилем с выключенным дифференциалом сопряжено с определенными неудобствами (автомобиль очень неохотно будет поворачиваться), блокировку используют лишь кратковременно (для преодоления препятствия, например).

Автоматическая блокировка дифференциала с использованием вискомуфты

Вискомуфта — это дифференциал, работающий на основе свойств силиконовой жидкости. Благодаря способности жидкости изменять вязкость, вискомуфта способна блокироваться автоматически. Два межосевых вала соприкасаются через диски-турбины, между которыми находится силикон. В нормальных условиях валы вращаются с одинаковой скоростью, вискомуфта разблокирована. Но если скорость вращения одного из валов изменяется, вязкость силикона увеличивается (причем, чем больше разница в скоростях вращения валов, тем большая вязкость силикона и тем сильнее трение внутри вискомуфты). Благодаря увеличению вязкости происходит выравнивание скоростей полуосей, вискомуфта отключается (это происходит постепенно, ведь в основе разблокировки — снижения вязкости силикона между дисками).

Конструкция вискомуфты достаточно громоздкая, вследствие чего он используется лишь в качестве межосевого дифференциала. Кроме того, одним из ее недостатков является определенная медлительность в работе, да и на бездорожье с ней делать нечего — вискомуфта передает крутящий момент на заднюю ось лишь тогда, когда начала пробуксовывать передняя (автомобиль в обычном режиме движения полноприводным не является, вторая ось подключается лишь в «проблемных» случаях).

В отличие от первого варианта, вискомуфта применяется на паркетных внедорожниках.

Самоблокирующиеся дифференциалы

В эту группу входят два типа устройств: чувствительные к скорости (speed sensitive) и чувствительные к крутящему моменту (torgue sensitive) дифференциалы.

Чувствительные к скорости дифференциалы блокируются при возникновении разности между скоростями вращения полуосей. По своему устройству они мало чем отличаются от обычных дифференциалов: наличием двух фрикционных пластин, которые препятствуют возникновению разности в скоростях вращения полуосей, блокируя дифференциал. Эти дифференциалы чаще используются на задних осях внедорожников (Toyota, Kia, Chrysler).

Чувствительные к крутящему моменту дифференциалы сегодня особенно популярны. Классика жанра — межосевой дифференциал Torsen, использующийся на множестве моделей концерна VAG. Torsen (torque sensitive) впервые появились в начале 80-х на армейских грузовичках HMMWV (впоследствии ставшими Hummer) и Audi Quattro. Так что схема — проверена временем. Дифференциал обеспечивает постоянный полный привод, перераспределяя крутящий момент в пользу колеса с лучшим сцеплением с дорожным полотном. Фактически — это полная противоположность классического дифференциала, который «нагружает» пробуксовывающие колеса. За счет своей эффективности (и не только на бездорожье), простоте, компактности и надежности система Torsen получила широкое распространение и используется в самых разных автомобилях — от серьезных покорителей бездорожья (Land Cruiser) до спортивных моделей (Audi Quattro).

Выбирая полноприводный автомобиль

Зная конструктивные особенности различных типов дифференциалов, можно более-менее ясно представить, как тот или иной автомобиль будет вести себя на дороге (и уж тем более — на бездорожье). Одни из самых популярных полноприводных автомобилей в Беларуси — модели VW и Audi. Что лучше — 4motion или quattro? Оказывается, даже один и тот же шильдик на разных моделях немецкого концерна подразумевает совершенно разные вещи. Так, Audi Allroad оснащается полноприводной трансмиссией по принципу Torsen (тоже самое с A4 и A8), как и VW Passat (только у народного автомобиля это называется 4motion).

А вот модели, построенные на общей платформе с VW Golf (от Audi TT и А3 — до Skoda Octavia) — в основе своего полного привода имеют вискомуфту (Haldex). Haldex, пускай и обладает разными электронными «наворотами», принципиальных отличий в работе от обычной вискомуфты не имеет. Отсюда — полная беспомощность на бездорожье. Да и «полноприводными» эти автомобили могут называться лишь с большой натяжкой. Так что — не все то полный привод, что quattro.