Наиболее «скользким» в техническом смысле узлом автомобильной трансмиссии уже лет сорок подряд считают дифференциал ведущего моста. И без него никуда, и с ним одна морока. Хотя автомобильная общественность уделяет дифференциалу кое-какое внимание, его откровенно мало. Во-первых, для поднятия уровня технической грамотности непешеходного населения, а во-вторых, для привлечения светлых инженерных умов с целью исправить врожденные пороки автомобильного дифференциала. Невозможно объять необъятное, но хочется. Поэтому мы решили посмотреть на ведущие мосты серийных автомобилей и чисто гипотетически устранить недостатки устройства.
Как работает устройство
Как работает и как должен работать дифференциал
Никоим образом не хочется оскорблять лучшие чувства тех, кто отлично закончил двухнедельные курсы вождения и получил права, но мы позволим себе напомнить о том, что такое дифференциал и что он делает на ведущей оси. Напомним просто из-за того, что иногда случаются довольно показательные казусы, говорящие о технической грамотности водителей более чем красноречиво. К примеру, когда таксисту с 30-летним стажем показали, что задние колеса в его ГАЗ 24, вывешенной на подъемнике, крутятся в разные стороны, он начал пить валерьянку еще в слесарном цеху ТО2. Это был переворот сознания у человека, который полжизни провел за рулем и не знал, как работает элементарный механизм. Именно по этой причине мы позволим себе украсть несколько минут внимания, чтобы вкратце ознакомиться с работой автомобильного дифференциала ведущих колес.
Изначально в автомобиле не было никакого дифференциала. В этом-то и заключается шаткость вопроса. Блокировка колес была не нужна, поскольку они сидели на одной цельной оси и вращались с абсолютно одинаковой скоростью. Позже, когда первые автомобили научились вменяемо поворачивать и разгоняться, стали замечать, что в повороте колеса проходят разное расстояние, согласно радиусу поворота. Это влекло за собой отвратительную управляемость, моментальный износ покрышек и огромные нагрузки на еще первобытную трансмиссию автомобиля. Тогда задний мост разрезали пополам, к каждой из осей приварили по конической шестерне, а между ними поместили еще две конических шестерни, находящихся в зацеплении с шестернями осей. Таким образом, колеса получили полную независимость друг от друга. То есть, при движении автомобиля в повороте колеса спокойно могут вращаться с разными угловыми скоростями, чего и добивались инженеры той поры.
Но не прошло и нескольких десятков лет, как безупречная и, казалось бы, идеальная конструкция дифференциала ведущего моста превратилась в основной его недостаток, с которым борются, между прочим, до сих пор. Сложность в том, что при движении на сухом и ровном асфальте ведущие колеса ведут себя отлично — проходят поворот с разными угловыми скоростями, а на прямом участке шоссе получают одинаковый крутящий момент от двигателя. Но стоит одному колесу зависнуть в воздухе, как автомобиль будет беспомощно вращать свободным колесом, в то время, как второе просто остановится. И никакого спасения из этой ситуации нет, кроме как полной или частичной блокировки дифференциала. Как заблокировать колеса, инженеры думают уже больше 50 лет. Но даром их труд не прошел, потому что существует уже несколько видов блокировки, и вот что мы о них знаем.
На фото — установка блокировки дифференциала
Блокировка дифференциала своими руками
Даже логически можно предположить, что блокировка узла может быть либо полной, либо частичной. Полная блокировка предусматривает, что вращающий момент будет передаваться целиком на то колесо, у которого сцепление с дорогой лучше. При этом все элементы дифференциала соединены жестко. Частичная блокировка просто ограничивает передачу крутящего момента между двумя колесами, перенаправляя его в пользу колеса с более цепким сцеплением. Если более детально поинтересоваться передаточными числами, то у свободного, простого механизма, коэффициент блокировки принят за единицу. В механизмах с блокировкой этот коэффициент не должен превышать 5, поскольку такое увеличение может вызвать разрушение сцепления и редуктора ведущего моста.
Теперь стоит сделать некоторую оглядку в сторону реальной жизни. Да, мы будем говорить о системах блокировки, об их преимуществе над свободным дифференциалом, но волей-неволей всплывает вопрос о применимости всей этой техники к современным отечественным автомобилям. Если сделать легкий обзор тех автомобилей, которым блокировка дифференциала необходима до зарезу, внедорожникам, Газелям, тем же кроссоверам, то на поверку окажется, что межколесных дифференциалов с блокировкой у нас-то и не выпускают. Сто лет УАЗ бороздит таежные колеи только с межосевым дифференциалом с принудительной блокировкой, выполненной по схеме военных грузовиков ЗИЛ 131, ГАЗ 66, КрАЗ. Хит продаж последних сорока лет среди охотников и рыбаков, Нива, а после Нива Шевроле, тоже имеет только межосевой дифференциал с жесткой блокировкой, причем штатовского производства. Бедные груженые Газели буксуют уже при средней загрузке на влажной траве, а про снег и говорить нечего.
Существуют кустарные фирмы, которые продают самоблокирующиеся дифференциалы и на ВАЗ 2101—2107, и на переднеприводное ВАЗовское барокко, на Калины, Приоры, десятки и восьмерки. Цена такого самоблока в районе 8 тысяч рублей, а за установку возьмут еще 8-10 тысяч, поскольку в случае с установкой на переднеприводные машины можно провозиться день, а то и два. Самый лучший вариант, который можно купить для ВАЗов — самоблокирующийся фрикционный дифференциал тольяттинской конторы «Вал-рейсинг». Они же выполняют дифференциалы с самоблокировкой и для УАЗ Патриот, и для Нивы, и для иномарок, но цена уже совсем другая — от 20 тысяч рублей. Устройство грамотно проработано, имеет коэффициент блокировки от 3 до 5 в зависимости от модификации и, таки да, он работает. Но о серийном крупномасштабном выпуске пока говорить не приходится. Зато его можно поставить своими руками на любой автомобиль и получить хоть и самую примитивную, но рабочую блокировку.
Как блокировать лифференциал
Принудительная блокировка дифференциала
Это первобытно-тракторная система блокировки, которая производится при помощи кулачковой муфты. Она отвечает за жесткое соединение корпуса механизма с одной из полуосей. Самые прогрессивные системы принудительной блокировки в автомобилях Джип Вранглер, Тойота Ленд Круизер, Сузуки Витара прошлых лет выпуска могли иметь как механический привод, так и пневматический или электрогидравлический. На тракторе МТЗ 80, кстати, стоит такая система с гидроприводом. Недостатки такой конструкции блокировки в том, что ее нельзя использовать в нормальных условиях, а включается система только на бездорожье. Для внедорожников это вполне нормально, по-другому даже и быть не может. Но любая инструкция по эксплуатации скажет, что после прохождения трудного участка систему необходимо деактивировать, поскольку, в противном случае, она может вывести из строя трансмиссию.
Самоблокирующийся дифференциал
Это нечто среднее между самой простой системой жесткой блокировки и свободным дифференциалом. Самый простой самоблокирующийся дифференциал — дисковый. Он представляет собой тот же свободный механизм, но с фрикционными дисками на каждой полуоси, работающими по типу сцепления. Хорош это механизм тем, что позволяет регулировать силу прижатия фрикционов, а как следствие, и распределение крутящего момента между ведущими колесами. Сила прижатия может быть как фиксированной, так и регулируемой пневматическим приводом, гидравликой или электроникой. Такие дифференциалы применяются в мостах спортивных автомобилей и в качестве межосевых у некоторых внедорожников, Ниссан Патруль предыдущего поколения, к примеру.
Вязкостная муфта, или вискомуфта, представляет собой своего рода гидротрансформатор. Это набор дисков, котрые близко расположены друг к другу и находятся в одном корпусе, заполненном силиконовой жидкостью. Эта жидкость имеет свойство твердеть при повышении температуры, что и происходит, когда одни диски начинают вращаться быстрее, а вторые медленнее. Как только колеса начинают выравнивать угловые скорости, жидкость остывает и вискомуфта разблокируется.
Видео: блокировка дифференциала
Существуют также электронные системы блокировки дифференциала, но на самом деле, это просто имитация, поскольку в качестве компенсирующего угловые скорости механизма выступают тормоза, а не трансмиссия и срабатывает система по сигналу от датчиков. Этих систем есть довольно много, но самые известные — EDS в большинстве автомобилей (Ниссан Пасфайндер, Рено Дастер), или система ETS в автомобилях Мерседес. Компания Фольксваген устанавливает более продвинутые системы, ETS с расширенными функциям, XDS. Эти комплексы установлены на Шкода Октавия, Фольксваген Пассат, Тигуан. Электронные системы не могут рассматриваться, как блокировки дифференциала, а только, как средства повышения безопасности.
Иногда для увеличения проходимости автомобиля ВАЗ 2107 нужны радикальные меры. Блокировка дифференциала — как раз одна из них. Но прежде чем проводить эту процедуру, необходимо учесть несколько важных нюансов, о которых мы и расскажем читателю в этой статье.
Что такое дифференциал
Если коротко — это многоступенчатый редуктор. Через него крутящий момент от двигателя передаётся на ведущие колёса. Он бывает открытым, полуоткрытым и закрытым.
Зачем его блокировать
В определённых ситуациях это необходимо.
Чтобы было понятнее, разберём всё по порядку. Если автомобиль круто поворачивает или идёт по пересечённой местности, его ведущие колёса проходят путь разной длины.
Например, при повороте путь внешнего колеса будет длиннее, а путь внутреннего колеса — короче. Раньше, когда скорости машин были невысоки, это обстоятельство никого особо не волновало. Но постепенно скорости автомобилей возросли, и стали возникать проблемы:
- покрышки изнашиваются неравномерно;
- управляемость серьёзно ухудшается.
Всё это происходит из-за того, что крутящий момент на ведущих колёсах автомобиля всегда одинаков. Поэтому и возникла необходимость разделить ведущие колёса так, чтобы на каждом из них был свой крутящий момент. Эту задачу и выполняет дифференциал ВАЗ 2107.
Если дорога ровная, проблем с этим узлом нет. Но как только автомобиль оказался на пересечённой местности с включенным дифференциалом, колёса начинают пробуксовывать, а управлять машиной становится намного сложнее. Именно в этой ситуации водителю следует заблокировать дифференциал, чтобы увеличить проходимость машины.
Виды блокировок
Их три: ручная (принудительная), автоматическая (самоблокирующийся дифференциал) и частичная.
-
Ручную блокировку водитель включает сам, оказавшись на пересечённой местности. Всё просто: в кабине нажимается переключатель, после чего начинает работать специальный ограничительный узел, не позволяющий распределять крутящий момент на ведущие колёса в зависимости от проходимого ими пути.
Плюсы такой блокировки очевидны: водитель сам решает, когда следует задействовать ограничительный механизм, а в остальное время это устройство не работает и, соответственно, не изнашивается.
Минусы тоже есть: чтобы заблокировать дифференциал вручную, водителю придётся отвлечься от управления. И отвлекается он в крайне сложных дорожных условиях. Ещё водитель не должен забывать отключать блокировку, оказавшись на ровной дороге. Если этого не сделать, можно сломать сам дифференциал. И, наконец, устанавливать придётся не только сам ограничитель, но и систему, которая будет приводить его в действие, что сопряжено с определёнными техническими трудностями.
Пример принудительной блокировки дифференциала на автомобили ВАЗ и Нива
Пример готовой блокировки на ВАЗ от Val-racing
Какую выбрать на ВАЗ 2107
Ответ на этот вопрос напрямую зависит от условий эксплуатации автомобиля. Если автовладелец никогда не выезжает в город и перемещается исключительно по просёлочным дорогам и пересечённой местности, ему подойдёт полная ручная блокировка дифференциала.
Если водитель ездит по городу, но качество дорог там оставляет желать лучшего, имеет смысл остановиться на автоматической дисковой блокировке.
Наконец, если автовладелец круглый год ездит по хорошим городским дорогам, ему вполне подойдёт механизм частичной блокировки дифференциала. Лучшие устройства этого типа выпускаются фирмами Quaife, Lokka и Torsen. Это дорогостоящие узлы, установку которых лучше доверить квалифицированным специалистам. Вместе с тем несложную блокировку можно сделать и своими руками. Именно об этом речь пойдёт ниже.
Инструменты
- Комплект рожковых ключей.
- Комплект торцовых головок с воротком.
- Отвёртка с плоским жалом (средних размеров).
- 2 домкрата.
- Противооткатные башмаки.
- 2 самодельных бронзовых втулки и 1 клапанная пружина с автомобиля ВАЗ 2101.
Последовательность действий
- Перед началом работы из бронзы или латуни изготавливаются 2 втулки по чертежу, который приводится ниже.
Блокировочная латунная втулка для редуктора ВАЗ 2107
Пара втулок в пружине от клапана автомобиля ВАЗ 2110
Полуось, извлечённая из ВАЗ 2107
Штатный редуктор, снятый с ВАЗ 2107
Пара втулок вставляется в редуктор ВАЗ 2107
Видео: Установка блокировки на семёрку своими руками
Подводя итог, следует сказать, что блокировка дифференциала на ВАЗ 2107 была и остаётся вопросом очень спорным. С одной стороны, у автомобиля повышается проходимость, он лучше проходит повороты, а разгон становится более динамичным. С другой стороны, удержать разогнавшийся автомобиль на прямой не так-то просто, да и склонность к заносам у него повышается. Одним словом, ставить или не ставить — решать только водителю.
Нива Шевроле один из немногих внедорожников российской сборки, который помимо отличной проходимости может еще, и похвастать относительно современным дизайном. Поэтому он до сих пор пользуется заслуженной популярностью на рынке.
Хорошими внедорожными характеристиками Шевроле Нива обязана своим предшественникам – ВАЗ2121, а именно постоянный полный привод, с возможностью принудительной блокировки дифференциалов. Но прежде чем настраивать работу раздатки и правильно использовать рычаги переключения передач необходимо прежде всего понять, как устроен этот механизм и что происходит во время его работы.
Трансмиссия этого типа автомобилей состоит из нескольких основных узлов: кардана, коробки передач, раздатки и мостов. Основным компонентом в структуре моста является дифференциал. Если бы его не было, то колеса вращались бы с одинаковой скоростью, что приводило бы к пробуксовке колеса и излишней нагрузке на ось. Наличие дифференциала позволяет избежать разрушений оси за счет того, что при поворотах крутящий момент передается на одно из колес.
Сама конструкция предусматривает передачу крутящего момента на колесо, которое испытывает меньшее сцепление с поверхностью. Поэтому, например, то колесо, которое стоит на льду или песке будет крутиться быстрее, чем то которое стоит на асфальте.
У Нивы конструкция предусматривает наличие трех дифференциалов. Это обусловлено наличием постоянного полного привода в автомобиле. Если бы на все колеса передавалось одинаковое усилие, то машина могла бы двигаться только прямолинейно. Но при повороте усилия между колесами распределяются неравномерно. Соответственно два моста связанные между собой будут неизменно испытывать увеличенные нагрузки, способные разрушить конструкцию. Есть некоторые модели внедорожников, на которые не устанавливается межосевой дифференциал, но при этом используются другие технические решения, например муфты или полный привод не является постоянным.
Что такое принудительная блокировка дифференциала
Она необходима только в тех случаях, когда например, только одно из 4 колес будет вращаться. Например при горизонтальном вывешивании одно колесо будет приподнято и на него будет передаваться максимальный крутящий момент. В этом случае полный привод автоматически будет отключаться. Поэтому на Ниву устанавливается принудительная блокировка дифференциала. Но пользоваться ей стоит только в условиях бездорожья. Включить ее можно передвинув малый рычаг вперед.
Изменения привнесенные американским концерном GM в раздатку оказались довольно незначительными. Но при этом они кардинально изменили ее структуру. По сравнению со старой Нивой пропала необходимость в дополнительном рычаге и их осталось всего два. Измененное расположение опор раздатки позволило снизить вибрационную нагрузку на кузов, за счет чего значительно уменьшился уровень шума от трансмиссии.
Блокировка дифференциала
Принудительная блокировка не только усложняет конструкцию но и автоматически делает ее более дорогой и менее надежной. Но устанавливается блокировка дифференциала своими руками то это обычно вызвано желанием заменить штатные дифференциалы на механизм с принудительной блокировкой. Это может негативно повлиять на работу раздатки, поэтому необходимо подбирать те детали, которые будут совместимы именно с Шевроле Нива.
На данный момент среди решений представленных на рынке наиболее популярными являются сделанные на основе:
- пневматики
- электронного управления
- самостоятельной блокировки
Каждое их них имеет как преимущества так и некоторые недостатки в эксплуатации
Пневматическое
Осуществляется за счет закачанного в систему сжатого воздуха. Для его транспортировки необходимо подключение дополнительного силиконового шланга к мосту. Такой тип отличается высокой надежностью, но при этом достаточно дорого в установке. Стоимость полного комплекта из компрессора и ресивера может быть гораздо больше дифференциала.
Электрическое
В основе такое системы – кулачковый механизм активирующийся при помощи электромагнитов. Устройство отличается относительной простотой конструкции и не требует техобслуживания. Для подключения необходимо внести изменения в электрооборудование автомобиля.
Самоблокирущаяся система
Может быть настроена на необходимый порог включения. Это может быть как небольшая пробуксовка, так и неравномерное распределение крутящего момента среди колес. Такое соединение не является жестким, поэтому не оказывает излишней нагрузки на межосевое соединение.
Устанавливая систему принудительной блокировки на Шевроле Ниву следует помнить, что постоянно включенная система может оказать излишнюю нагрузку на трансмиссию, поэтому стоит включать ее только при преодолении тяжелых участков дороги.
