Дифференциал: такой вредный и необходимый

Дифференциал легкового автомобиля служит лишь одной цели – перераспределению крутящего момента при прохождении поворотов. На этом его полезные функции, в общем-то, и исчерпываются. Понятно, что поворотов в жизни любой машины бывает очень много, и выкинуть подобный механизм из трансмиссии не представляется возможным. Более того, полноценно заменить эту довольно примитивную конструкцию не получается ничем, несмотря на научно-технический прогресс, «интеллектуальные системы полного привода», столь любимые рекламщиками от автобизнеса, и множество электронных «наворотов» в передаче крутящего момента на колеса.

Как известно, все гениальное просто. Так и дифференциал гениален в своей простоте. Не требует обслуживания, да и вообще ничего, за исключением смазывающих материалов. Этот узел, как правило, по ресурсу значительно превосходит свой носитель, т. е. автомобиль, и попадает на свалку в абсолютно исправном состоянии. Рассматриваем, конечно, среднестатистические данные. Встречаются люди, способные «угробить» любой механизм в течение получаса, но не о них сейчас разговор.

У машины, как известно, четыре колеса. Вот тут-то и начинаются проблемы. При повороте каждое из них идет по своему радиусу. Если ведущая ось одна, дифференциал необходим тоже один – межколесный, между ведущими колесами. Если его нет, момент на правом и левом колесе будет одинаковым при необходимости пройти разное расстояние. Далее произойдет следующее: либо колеса будут буксовать, либо разрушаться приводы, что достаточно вероятно, учитывая вес современных автомобилей. Так что набор шестеренок, именуемый дифференциалом, своевременно перекидывает избыток момента между колесами, помогая избежать поломок и кардинально улучшая управляемость.

В случае постоянного полного привода ситуация сильно осложняется. Чтобы иметь тягу на всех колесах, дифференциалов должно быть целых три – два межколесных и один межосевой. Кстати говоря, постоянный полный привод и просто полный привод – «две большие разницы», как говорят в Одессе. Подавляющее большинство машин, гордо именующих себя полноприводными, на самом деле таковыми являются с очень большой натяжкой. В обычных ситуациях привод осуществляется на одну ось, вторая подключается автоматически при пробуксовке либо вручную водителем.

Постоянный 4WD от подключаемого отличается только одним – наличием в конструкции межосевого дифференциала. Если его нет, нет и постоянного 4WD, что бы ни утверждал продавец в автосалоне. Он, конечно, может «врубить» полный привод на Nissan Patrol, к примеру, и проехаться вокруг дилерского центра в силу своей технической безграмотности либо уповая, что на таком небольшом расстоянии ничего не случится. Но повторять такое на автомобиле с жестко подключаемым мостом не советую. Если вторую ось задействует электроника (Volkswagen Tiguan, к примеру), то в режиме AWD привод все равно только на один мост, переброска момента осуществляется только при проскальзывании ведущих колес.

Есть и полноценные полноприводные автомобили, но их не так много – «американцы» с «раздаткой» Selec Trac, Mitsubishi Pajero, новый Pajero Sport с Super Select, Toyota Land Cruiser, наша «Нива» и т. д. Нельзя не вспомнить и о марке Subaru. Правда, и они начали хитрить, устанавливая на комплектации с АКПП систему с активным распределением крутящего момента. Хорошо до Tribeca еще не добрались, но на Impreza и Forester межосевой дифференциал уже упразднили.

Плюсы дифференциалов понятны, а минусы? Есть минусы, причем много. Прежде всего, дифференциал сильно ухудшает проходимость. Если одно колесо на льду, оно и будет вращаться, как в случае 2WD с одним, так и c 4WD при трех свободных дифференциалах. Представьте себе картину: полноприводная машина стоит на месте, одним колесом на льду, и не может сдвинуться с места. Ничего удивительного, работают все три дифференциала, перекидывая момент в наименее нагруженном направлении.

Впрочем, существует такая штука, как блокировка, которая помогает в подобных ситуациях: заблокировал межосевой – момент передается на обе оси, а если застопорить три дифференциала, «грести» будут все четыре колеса, невзирая ни на бездорожье, ни на гололед. Даже на профессиональных внедорожниках, как правило, все три блокировки недоступны, их ставят потом в тюнинговых мастерских, занимающихся подготовкой джипов к серьезному бездорожью.

Постоянный 4WD нужен еще в одном случае – для мощных спортивных машин. Автомобиль движется за счет сил трения. Если трения на двух колесах мало, почему не использовать еще два? Управляемость машины со всеми ведущими колесами также значительно улучшается. Что бы сделать для еще более интенсивного разгона, проходимости, особо не напрягая водителя переключениями режимов? Есть подобные наработки, и называются они дифференциалами повышенного трения. Принцип работы простой. Если в обычном дифференциале шестеренки прямозубые, то в самоблокирующемся либо косозубые, либо винтовые. Для чего? При разнице моментов на колесах в косозубом/винтовом зацеплении возникает осевая сила, прижимающая торцы шестерен к корпусу, заставляя последний вращаться. Блокировка не полная, но эффект ощутимый.

Есть еще такое понятие, как коэффициент блокировки – чем больше наклон зубьев, тем выше осевая составляющая и, соответственно, конечный эффект. Конструктивные особенности неплохо бы соразмерить с конечным предназначением автомобиля, нужно понимать, «лучшее – враг хорошего», дифференциал с высоким коэффициентом блокировки сделает управление машиной несколько необычным, зачастую непредсказуемым. Замечу, что подобные решения не являются чисто тюнинговыми конструкциями, часто они предлагаются в качестве серийного оборудования либо заводской опции на внедорожники известных производителей (на тот же Land Cruiser).

Существует еще одна схема частичной блокировки, осуществляемая вязкостной муфтой. Тут используются физические свойства силиконовой субстанции – вязкость возрастает от температуры, ограничивая работоспособность дифференциала при большой разнице угловых скоростей. Вот как раз подобную конструкцию очень любят инженеры компании Subaru.

Но и это, понятно, не все. Многое сделано умными изобретателями, чтобы хотя бы частично нейтрализовать минусы при работе обычного дифференциала. Еще одна конструкция – LSD (Limited Slip Differential) с фрикционными муфтами. Traction Control борется с недостатками по-своему – притормаживает буксующее колесо, перебрасывая момент таким образом на противоположное.

Говорят, будущее за электроникой. Может, оно, конечно, и так, но избавиться от планетарной передачи в трансмиссии, именуемой дифференциалом, пока никак не удается.