Самоблокирующийся дифференциал
Движение автомобиля на повороте, по неровной или скользкой дороге создает дополнительную нагрузку на поверхность шин и детали трансмиссии, потому как ведущие колеса при повороте или пробуксовке проходят различный путь. Это обстоятельство существенно усиливает износ узлов и механизмов, ухудшает управляемость автомобилем.
На заре автомобилестроения, при отсутствии высоких скоростей и асфальтовых дорог такая проблема не доставляла водителю беспокойства и цельная ведущая ось явно повышала проходимость автомобиля. Но, со временем, появлялись новые виды автотехники, и скорости соответственно возрастали. Этот факт обусловил необходимость разъединить между собой ведущие колеса. Механизмом, позволяющим колесам ведущего моста вращаться с разными скоростями, подводя к ним и распределяя крутящий момент, - послужил дифференциал. Устойчивость и управляемость автомобиля заметно улучшились, но в то же время появилась другая проблема - дифференциал ощутимо снизил его проходимость. Этот недостаток появился вследствие того, что колесо, имеющее худшее сцепление с дорогой начинало пробуксовывать с удвоенной частотой вращения, а другое попросту останавливалось. Применение ручной блокировки не устранило проблему полностью, потому что такой механизм был пригоден лишь в условиях участков дороги с труднопроходимыми местами, что требовало от водителя определенных навыков и постоянного внимания. Так возникла необходимость в автоматической блокировке дифференциала, что привело к разработке разнообразных конструкций самоблокирующихся дифференциалов (дифференциалов ограниченного проскальзывания).
Все дифференциалы конструктивно подразделяют на шестеренные, кулачковые и червячные. По принципу работы дифференциалы делят на простые (не имеющие блокировки) и блокирующиеся. По принципу действия, механизмы блокировки разделены на принудительные и самоблокирующиеся.
Особое внимание заслуживают самоблокирующиеся дифференциалы, которые позволяют на скользком покрытии или при избыточной тяге, полноценнее реализовать крутящий момент двигателя.
Самоблокирующийся дифференциал бывает двух основных видов: дисковые и винтовые (червячные).
В сегменте автомобиилей ВАЗ наибольшее распространение получила винтовая блокировка дифференциала типа "Квайф", разработчиком которой является англичанин Род Квайф. Благодаря простоте конструкции дифференциалы "Квайф" по ресурсу не уступают стандартным, заводским дифференциалам. Несомненным достоинством этого механизма есть его простота, - вместо прямозубых сателлитов применены конусные (так называемая гипоидная передача).
Если под колесами асфальт, то блокировка "Квайф" работает как обычный дифференциал, и все его преимущества не будут ощутимы. В этом случае полуосевые шестерни вращаются с одинаковыми скоростями, а сателлиты могут только передавать крутящий момент поровну на оба колеса, вращаясь вместе с корпусом и шестернями полуоси, как одно целое. Блокировка дифференциала начинает работать, когда машина входит в поворот и возникает рассогласование оборотов колес, - в это ремя сателлиты начинают прокручиваться между корпусом и шестернями полуоси, позволяя заступать вперед наружному колесу.
Работа самоблокирующегося винтового дифференциала в значительной мере повышает устойчивость и проходимость автомобиля на скользкой трассе. Благодаря рациональному перераспределению крутящего момента ведущих колес, буксующее на скользкой дороге колесо разгружается, а другое, имеющее лучшее сцепление с дорожной поверхностю колесо, получает дополнительный крутящий момент.
На заснеженной трассе дифференциал с блокировкой также дает о себе знать, и неглубокие снежные участки автомобиль преодолевает увереннее стандартной. На рыхлом снегу блокировка также проявляет свои лучшие качества, повышая проходимость автомобиля. С блокировкой "Квайф" на скользкой дороге машина разгоняется гораздо увереннее, остро реагирует на работу рулем и тягой, демонстрирует повышенную проходимость. Однако, не смотря на все преимущества, имеет и свои минусы: на руль передаются резкие рывки, автомобиль теряет комфортность управления.
Винтовые самоблокирующиеся дифференциалы бывают двух видов: дифференциалы без преднатяга и самоблокирующиеся дифференциалы с преднатягом.
В дифференциалах без преднатяга блокировка происходит благодаря увеличению сил трения в червячных передачах при увеличении крутящего момента. В случаях, когда прохождение поворота происходит на нейтральной передаче, или если одно из колес полностью вывешено, то блокировка не возникает, потому как не возникает момент для прижатия червяков к стенкам.
При данном виде блокировки осуществим случай, когда колеса находятся на разных покрытиях (первое - на тведом покрытии, второе на скользком, к примеру - лёд) и оба колеса оказывают сопротивление, благодаря чему на самоблоке возникает момент, прижимающий винты к стенке блокировки, но затем, момент с колеса на льду перераспределяется на другое колесо, находящееся на твердом основании. Блокировка такого типа пригодна лишь в условиях гражданской езды для улучшения проходимости на бездорожье и в зимнее время.
В винтовых блокировках дифференциала с преднатягом, винты изначально поджаты тарельчатыми пружинами так, что трение предотвращает свободное прокручивание колес относительно друг друга. Смысл преднатяга заключен в создании дополнительного трения, которое поможет сдвинуться с места автомобилю, колеса которого находятся на разных покрытиях. На автомобилях штатной комплектации преднатяг рекомендуется выставлять в пределах не выше 4-5кг на передний мост. Наличие преднатяга в винтовой блокировке обусловливает добавление к трению в червячной передаче, трение, возникающее при усилии на пружины. Блокировка с преднатягом усложняет подвижность руля, но повышает ускорение при поворотах. В винтовом самоблокирующемся дифференциале автомобилей ВАЗ с преднатягом - оптимальный баланс между этими явлениями.
У дискового самоблокирующегося дифференциала ВАЗ полуоси имеют взаимосвязь, посредством силы трения дисков. Такая сила трения обусловливает преднатяг гораздо больший, чем на винтовых самоблоках, о чем свидетельствует характерный "треск" блокировки при поворотах. Как он возникает? Чтобы преодолеть силу трения дисков и провернуть их, привод, под воздействием момента скручивания проворачивается, от чего возникает щелчек, и так в продолжении всей траектории поворота. Дисковая блокировка производит больший преднатяг в сравнении с винтовой, поэтому она находит применение в экстримальных условиях вождения, - в автоспорте.
Нужен ли гражданскому водителю самоблокирующийся дифференциал? Если приходится проводить за рулем много времени в тяжелых условиях, таки как бездорожье, грязь, лед, снежные заносы, - его установка себя оправдает. Однако, если водитель большую часть времени своих поездок проводит на асфальтированных трассах, в городе, и редко съезжает с шоссе, а также мало ездит зимой, то лучше подумать о покупке качественных резиновых автопокрышек, от которых проку будет больше.