Дифференциалы и их блокировки  Блокировка осей прежде всего необходима для преодоления автомобилем трудных участков дороги (грязь, уклоны), если не производить блокировку, как правило, одна из полуосей просто прокручивается, такова классическая конструкция дифференциальных механизмов для большинства трассовых автомобилей. В этом есть своя бесспорная практичность, разделение по частоте вращение полуосей значительно увеличивает ресурс эксплуатации шин и механизмов.
  Блокировка как правило необходима для внедорожников, когда стоит вопрос о не экономии ресурса шин и механизмов, а необходимо проехать бездорожье. Как правило, дифференциал включается из салона, рычагом вручную или вспомогательными механизмами через нажатие управляющей кнопки или даже автоматически. Использовать блокировку дифференциала на трассе чревато поломкой его механизмов или полуосей, важно отключать его после преодоления плохих дорог.
  В этой статье, мы подробно рассмотрим какие бывают дифференциалы, их конструктивные и эксплуатационные особенности.

Свободный дифференциал

 Самый распространенный дифференциал, со своими плюсами и недостатками. Крутящий момент передается на сателлиты, а с них на зубчатые колеса полуосей. В равнозначных условиях режима работы полуосей крутящий момент делиться пополам и передается на одну и вторую полуось. Стоит убрать крутящий сопротивляющийся момент с любой из полуосей (подвешенное колесо) и весь крутящий момент начинает передаваться именно на эту полуось. Происходит следующее, крутящий момент от двигателя передается на зубчатое колесо  (1), При вращении зубчатого колеса сателлиты (2) перемещаются, крутятся по зубчатым колесам полуосей. Если удерживать одну из полуосей, сателлиты начинают вращаться по зубьям одной зафиксированной полуоси, при этом вращая свободную полуось.  Любое изменение крутящего момента одной полуоси относительно другой приводит к прокручиванию свободного колеса. В итоге проехать бездорожье становится очень проблематично

Дифференциалы и их блокировки

 Но применение различных способов блокировки может исправить эту ситуацию

Антипробуксовочные системы на свободном дифференциале (Ручная блокировка свободного дифференциала)

1. Одна из полуосей (3),  а вернее та которая проходит в ведущем зубчатом  колесе, блокируется вместе с ним. При этом крутящий момент передается сразу же на эту полуось и через остановившиеся сателлиты на вторую полуось, происходит блокировка.
 Возможен второй вариант, когда блокируются между собой полуоси (как на рисунке ниже).

Дифференциалы и их блокировки

Фактически такая блокировка является частным случаем фрикционного дифференциала, но имеет один существеный плюс. Блокировка может быть отключена.

 Управление блокировкой как правило происходит посредством рычагов, ну а в дорогих машинах все делает электроника и приводы, достаточно лишь легкого нажатия на кнопку блокировки расположенной в удобном месте на панели автомобиля.
 Не рекомендуется включать блокировку, во время движения. Необходимо остановиться включить блокировку и продолжить путь. Дело в том, что разсогласование передаточных чисел, мгновенно меняет частоту вращения полуосей, при этом возможны поломки зубьев.
 Как правило производители указывают рекомендованную максимальную скорость движения при заблокированном дифференциале. Включение блокировки, отрицательно влияет на управляемость, особенно на поворотах.

2. Свойства свободного диффернециала можно успешно использовать на бездорожье и без полной блокировки. Так антипробуксовочные системы (TRC -Traction Control) устанавливается на автомобили Toyota) при пробуксовке одного из колес искусственно удерживает полуось за тормозной диск штатным тормозом. Что при этом происходит нетрудно представить. Ситуация для полуосей меняется противоположным образом, теперь увязшее колесо имеет намного меньший сопротивляющийся момент и оно как более свободное начинает вращаться.

Такой дифференциал надежен, ремонтропригоден, именно поэтому завоевал наибольшую популярность на автомобилях которым не требуется повышенная проходимость. Устанавливается навсе серийные  автомобили ВАЗ и многие иномарки в том числе и бизнес класс например Porshe Caynne, но там есть возможность блокировки дифференциала для прохождения трудных участков дороги.

Многодисковый, фрикционный  дифференциал

В принципе это конструкция самого распространенного обычного дифференциала, за исключением того, что крутящий момент связан для двух полуосей через муфту и два набора дисков. Фактически имея больший момент на одной полуоси мы передаем его на вторую, тем самым выравнивая нагрузку. Сила крутящего момент ограничивается проскальзыванием между дисками в наборе, это порядка от 2 до 12 килограмм.

Дифференциалы и их блокировки

 Минусы очевидны, фактически такие дифференциалы предсобраны и всегда пытаются выровнять крутящие моменты на полуосях. Неизбежен износ поверхности дисков и в конечном итоге многодисковый дифференциал превращается в обычный. Как правило применяются в автоспорте, для разовых гонок и заездов, в следствии незначительного срока службы, невозможности отключения и невозможности регулировки после установки.

Дифференциал Вискомуфта, Вязкостная муфта, Viskodrive

Очень интересная конструкция, где если так можно сказать основной деталью является жидкость на силиконовой основе. Фактически это герметичная конструкция, также с пакетом дисков, которые имеют между собой минимальный зазор. Силиконовая жидкость заполняет корпус вискомуфты на 80-90 процентов.

Дифференциалы и их блокировки

  Свойства технической жидкости таковы, что при нагреве она становиться более плотной, при этом начинает передавать крутящий момент, между ведомыми и ведущими дисками и соответственно к колесам. Эффективность вискомуфты довольно высока, но она имеет и свои недостатки. Все дело в том, что для ее срабатывания требуется время, пока жидкость не разогреется, так же возможен и другой вариант, срабатывание муфты, тогда когда этого не требуется. Отсутствие возможности четко управлять процессом передачи момента и является минусом.
 Ремонтопригодность у муфты низкая, вернее она не ремонтопригодна. Как правило вытекает жидкость, при этом дифференциал подлежит замене в сборе.

Дифференциал Торсен

Название от английских слов TORQUE- крутящий момент и SENS- чувствительность. Это название говорит само за себя.
  Сателлиты расположены в корпусе перпендикулярно оси, входят в зацепление попарно (прямозубые зубчатые колеса), а с полуосевыми зубчатыми колесами связаны через червячную передачу.

Дифференциалы и их блокировки

  При падении крутящего момента на одной из полуосей, червячные передачи блокируют полуоси, тем самым начиная передавать крутящий момент на ось с меньшим сопротивляющимся крутящим моментом. Сила трения, возникающие в червячной передаче и производит блокировку дифференциала.
  Конструкция очень сложная, технологичная, соответственно дорогая. Ремонт возможен только в специализированных мастерских и при применении оригинальных запчастей.

Дифференциал Квайф 

 Аналог предыдущей конструкции, система QUIFE. Здесь сателлиты расположены в два ряда параллельно (см фото). Причём они крепятся не на осях, а находятся в закрытых с обеих сторон отверстиях корпуса. Правый ряд сателлитов (их может быть от 3 до 5) входит в зацепление с правой шестерней полуоси, левый — с левой. Кроме того, сателлиты из разных рядов зацепляются между собой через один. Все зубчатые колёса имеют винтовые зубья, один и тот же модуль и угол профиля. Количество сателлитов и число зубьев шестерни полуоси должно быть связано условием собираемости агрегата в целом. Когда одно из колёс начинает отставать, связанная с ним полуосевая шестерня начинает вращаться медленнее корпуса дифференциала и поворачивать входящий с ней в зацепление сателлит. Он передаёт движение связанному с ним сателлиту, а тот в свою очередь, на полуосевую шестерню. Так обеспечиваются разные обороты колёс в повороте. Благодаря разности крутящих моментов на колёсах в винтовом зацеплении возникают осевые и радиальные силы, прижимающие полуосевые шестерни и сателлиты торцами к корпусу или крышкам и разделителю. За счёт этого возникают силы трения, осуществляющие блокировку, что увеличивает силу тяги автомобиля, повышая его проходимость. Величина коэффициента блокировки зависит от угла наклона зубьев шестерен. Изменяя на стадии проектирования угол наклона зубьев («угол спирали»), изменяют коэффициент блокировки в зависимости от характеристик автомобиля и условий его эксплуатации и применения. Такие дифференциалы получили наибольшее распространение в тюнинге автомобилей

Дифференциалы и их блокировки

В настоящее время получили распространение и активные дифференциалы. Фактически в таких дифференциалах происходит блокировка осей посредством систем управления. Вплоть до того, что принудительно меняется частота оборотов одной полуоси относительно другой в повороте.
 То есть при прохождении поворота, колесо по большему радиусу  ускоряется а по меньшему замедляется, что способствует лучшей управляемости автомобиля на дороге. Но в этом случае этим процессом управляет электроника. Подобная система применена на автомобиле Mitsubishi Lancer Evolution

Активные дифференциалы

Рассмотрим пример активного центрального дифференциала от Митсубиши (Active Control Differential). Это фактически многодисковое гидравлическое сцепление, мгновенно реагирующее на изменение частоты вращения передних и задних полуосей. Работа заключается в распределении крутящего момента между ними, обеспечивая баланс между управляемостью и тягой.
 ACD предлагает три рабочих режима, которые водитель может задействовать в зависимости от условий движения: Tarmac (асфальт) — для сухих твердых покрытий, Gravel (гравий) - для неровных покрытий и Snow (снег) — для движения по скользким покрытиям с низким коэффициентом сцепления. (фото ниже)

Дифференциалы и их блокировки

 Как правило в купе с центральным дифференциалом используется и дифференциал для полуосей (Active Yaw Control).Система AYC Высшего качества управляет вращательными силами транспортного средства  в момент отклонения от курса,  ощущая состояние дорожной поверхности, угол руля, боковое ускорение, и с помощью электроники управляя распределением мощности на левом  и правом заднем колесах.
 Входя в кривую, мощность перекидывается  на внешние колеса, таким образом улучшается  маневренность. Ускоряясь на следующей  половине кривой, мощь возвращена на внутренние колеса и тем самым уменьшается занос автомобиля. Кроме того, мощность  перемещается  от колес, независимо от стороны, на скользких или грубых поверхностях на колесо (а), которые находятся на нескользкой поверхности. Это улучшает и стабильность и ускорение с места.
ACD & AYC  установлены на Mitsubishi Lancer Evolution начиная с 8 поколения
 Это самые совершенные системы, так как способны включаться и выключаться автоматически в нужное время.

  Подведем итог. Будет ли автомобильная промышленность стремиться к передовым механизмам и конструкциям аналогичным Mitsubishi или нет? Вполне возможно, что ответ нет более реален. Все дело в том, что преодоление бездорожья, уклонов, вполне может быть решено и с помощью того же дифференциала Торсен или Квайф. В следствии этого отпадает необходимость в дополнительных излишних узлах усложняющих конструкцию и влияющих на надежность и возможность обслуживания автомобиля своими силами.
 Здесь может преобладать практичность, а не незначительное улучшение, при значительных затратах, но выбор как всегда остается за вами.