[ Инфо ] Самоблокирующиеся дифференциалы

В этом посте хотелось бы поговорить об самоблокирующихся дифференциалах (сюда же можно отнести автоматические блокировки и разблокировки), в частности я лично остановлюсь на самоблокирующихся дифференциалах винтового типа, которые трудятся в обоих редукторах моей Нивы. О принудительных блокировках думаю нужно больше говорить в другом посте. Их существует тоже несколько разных видов, отличающихся как по принципу работы, так и по принципу включения.
Сначала вкратце о принципе работы разных видов самоблокирурующихся дифференциалов и автоматических разблокировок. Много оперировать научными терминами и цитировать выдержки описаний из интернета не буду, но не много все таки затрону их. В свое время прочитал наверно сотни страниц в том же интернете, просмотрел десятки видео и имею довольно подробное представление по данным механизмам. Если что то буду писать не много не так, думаю меня тут поправят.

1. Самоблокирующиеся дифференциалы шарикового типа.
Сюда относятся блокировки ДАК (дифференциал автоматический Красикова) и ДАН (дифференциал автоматический Нестерова).

Первый намного более известен, но принцип работы и конструкции практически один и тот же. Роль сателлитов в данных дифференциалах играют шариковые цепочки. При равномерном движении, шариковая цепочка свободно перемещается вдоль каналов и как сателлит перераспределяет мощность поровну между колесами. Автомобиль маневрирует, как со свободным дифференциалом. При нарушении равенства сил (разные коэффициенты сопротивления на колесах, резкий разгон или торможение двигателем), шариковая цепочка нагружается и запирается. Дифференциал блокируется. Принцип блокировки подобен принципу самоторможения червячной передачи. Чем больше нагружаем, тем больше запирается дифференциал. Самоблок реагирует не на разницу скоростей вращения колес, а на разницу нагрузок на ведущих колесах и тяги двигателя. Данная контрукция впервы стала у нас применяться в редукторах всем известного ГАЗ-66, "Шишига".
Представляю как на меня будут набрасываться владельцы ДАКов, но описано все красиво, а вот на практике все совсем не так гладко. Дифференциалы ДАК в свое время ставили себе во внедорожники (Нивы и УАЗы) несколько активных участников нашего местного внедорожного клуба, с которыми я постоянно общаюсь и контактирую и все они однозначно после такого опыта сказали, что больше ДАК никогда себе не поставят. Можно сослаться на рак, но не в нескольких механизмах сразу, произведенных в разное время. Неудачный опыт откладывается в сознании на всегда и как бы сейчас не расхваливали новейшие дифференциалы ДАК 5, ДАК 7 и т.д., я например никогда их себе не поставлю.
Основной, самый большой их минус — крайне малый ресурс. Ни у одного из владельцев данного дифференциала из нашего клуба его ДАК не проходил больше 10 тыс. км., более того, в части случаев поломка дифференциала сопровождалась еще и поломкой полуосей или всего редуктора.
Второй минус шариковых самоблоков — это управляемость. На бумаге блокировка данного дифференциала должна происходить плавно, по мере подачи нагрузки на колеса, но на практике, ДАК блокируется практически мгновенно и его коэффициент блокирования равен при этом 90 — 100% (в зависимости от направления как поставить). На бездорожье это конечно хорошо, но вот на скользкой дороге зимой — ужасно. Едешь по прямой в гололед — дифференциал разблокирован, начинаешь входить в поворот, колеса начинают вободно вращаться с разной скоростью, тут вам хочется поддать газу и пройти поворот более активно и вдруг после этого наступает резкая 100% блокировка. Колеса сразу начинают вращаться с одинаковой скоростью, контроль над машиной может потеряться внезапно и даже опытный водитель может не успеть ее вернуть обратно. Такие ситуации с сюрпризами управления происходили и происходят с владельцами шариковых самоблоков постоянно.
Третий минус — резкая блокировка дифференциала, когда например на диагоналке 100% крутящего момента с вывешенного колеса мгновенно передается на не вывешенное, очень легко рвет эти самые полуоси и шруссы. Говоря научными терминами, дифференциал плохо справляется с высокими пиковыми нагрузками.
Единственный плюс данных самоблокирующихся дифференциалов, по моему мнению — 100%-я или близкая к этому значению блокировка.

2. Автоматические разблокировки системы ""Lock-right". Нашла давно очень широкое применение на иностранных внедорожниках, особенно первых поколений (тех самых, настоящих, а не паркетниках). Российской версией "Лок-райта" является разблокировка "Блокка" производства "Иж-техно".

Конструкция блокировки достаточно проста и, как следствие, предельно надежна. Блокировка состоит из пары полуосевых и пары распорных муфт, пружинок, штифтов и шайб.
Как правило, блокировка находится в замкнутом состоянии и выполняет функции дифференциала только в случае, когда одно из колес вращается быстрее другого ведущего колеса (выполнение поворота на твердых грунтах, наезд на препятствия), именно тогда и происходит разблокировка дифференциала.
Блокируется же устройство за счет двух воздействующих на нее сил – за счет крутящего момента от двигателя, либо за счет силы сопротивления качению (торможение двигателем).
Данная блокировка будет выполнять функции дифференциала, только когда на колесо будет воздействовать внешняя сила, позволяющая вращать колесо быстрее, чем вращается остальная часть трансмиссии. На скользких поверхностях, где одно из колес, как правило, имеет худшее сцепление с поверхностью и буксует — "Блокка" останется заблокированной и будет передавать момент на оба колеса оси.
Плюсы данного вида блокировки очевидны:
Во первых — очень большая надежность в силу очень простой конструкции. Сейчас конечно появляются отчеты о выходе из строя блокировок "Блокка", но происходит это крайне редко.
Во вторых — коэффициент блокирования Блокки всегда равен 100%, поэтому она работает всегда и везде на бездорожье, на любых диагоналках и на любых подъемах. Фактически эффективность "Лок-райта" на бездорожье практически равна жесткой, принудительной блокировке.
В третьих — "Лок-райт" оснащен механизмом для гашения пиковых нагрузок. Простая ситуация — жесткая, диагоналка с полностью вывешенным колесом, когда вся нагрузка идет на не вывешенное колесо, точнее на его полуось. Водитель переборщил газу и подал на колесо слишком много момента — возникает предельная пиковая нагрузка. В такой ситуации "Лок-райт" допускает кратковременную разблокировку дифференциала, путем пощелкивания зубьев ее шестерен и в 99% случаев полуоси остаются целыми. Думаю данные щелчки ни раз слышали владельцы "Блокки" в своих редукторах.
Теперь о минусах "Лок-райта" ("Блокки"):
Фактически он один — довольно приличное ухудшение управляемости. С "Блоккой" надо учится ездить и привыкать к особому стилю вождения, особенно зимой. Для новиков это не всегда безопасно, для опытных водителей не так уж и сложно. По этой причине "Блокку" категорически не рекомендуется ставить в редуктор переднего моста Нивы и Шнивы, как и любой другой автомобиль с постоянным полным приводом, иначе вождение превратится в постоянную борьбу с автомобилем. В передок можно решиться поставить ее разве что на спортивные машины, которые 90% времени проводят вне дорог, да и то больше минусов чем плюсов при этом.
Наиболее сильно чувствуется влияние Блокки во время езды под газом, во время набора скорости. На асфальте, в это время машина постоянно пытается ехать прямо и чтобы повернуть, требуется уже некоторое усилие. С Блоккой иногда проблема развернуться на узком пятачке, с полностью вывернутыми колесами, особенно при движении задом. На асфальте машина не катится при этом, на льду задние колеса начинают соскальзывать с дуги и едут прямо. Зимой, в поворотах с Блоккой лучше ехать с минимальным газом или вообще без него, так поворачивать куда проще. Иначе может как перед заскользить наружу поворота, так и зад отправится в занос, который потом очень тяжело остановить.
В общем ездить просто так, как раньше не получится, но приспособиться можно, но вот об активном стиле вождения лучше забыть. Хотя справедливости ради, даже в живую общаясь с людьми кто ездил с ДАКом и с Блоккой, я понял что Блокка зимой преподносит даже меньше сюрпризов. Все потому что в скользком повороте ты всегда знаешь, что оба задних колеса заблокированы и уже готов к этому, проходя поворот как надо, а вот с ДАКом ты никогда не знаешь когда он заблокируется, а когда разблокируется.
Мое личное мнение, что устанавливать «Блоку» в РЗМ логично когда машина эксплуатируется хотя бы 50% пробега не на дорогах с твердым покрытием в весеннее – летнее — осенний период, когда зимой пробеги не большие и когда водитель не особо жаждет активной езды зимой.

3. Самоблокирующиеся дифференциалы винтового (червячного) типа. Наверно самые массовые самоблоки которые ставят на автомобили, в том числе моноприводные. Производителей их великое множество и это от части плохо.

В данном устройстве очень важно качество обработки и закалки металла. У сомнительных, малоизвестных производителей, такие самоблоки могут не проходить и 1000 км., а у проверенных, качесвтенных, ходят годы, десятки и даже сотни тысяч километров. Из тех Российских производителей, что постоянно на слуху и какие чае всего ставят — это в первую очередь "Вал-рейсинг", НИРФИ, Автоспринтер, IQ, AVT. Я в свое время решил довериться проверенному бренду и выбрал "Вал-рейсинг". Пусть они дороже большинства других, их 8 сателлитная конструкция номинально уступает 10 сателлитной, но зато я заранее знал, что они будут работать долго и без проблем, в чем и у убеждаюсь (задний прошел почти 30 тыс. км., передний около 27 тыс. км.). В последнее время слышу и читаю много хорошего об AVT, плохого еще ничего не читал. Автоспритер, НИРФИ и IQ кто пишет все отлично, а у кого рассыпались. Впечатление у меня о них не однозначное.
Винтовые самоблоки, как я считаю и в чем убедился на практике, являются идеальным балансом между управляемостью и проходимостью. Винтовой самоблок правильнее назвать — дифференциал повышенного трения, в котором частичная блокировка происходит за счет трения одних деиалей о другие. Сателлиты у такого дифференциала цилиндрические, косозубые, выполнены в виде червяков, расположены в два ряда параллельно оси вращения корпуса. Причем они крепятся не на осях, а находятся в закрытых с обоих концов отверстиях корпуса. Правый ряд сателлитов входит в зацепление с правой полуосевой шестерней, левый ряд, соответственно, с левой. Кроме того, сателлиты из разных рядов зацепляются между собой попарно. Все зубчатые колеса имеет так же винтовые зубья. В большей части таких самоблоков используется муфта преднатяга, представляющая собой набор тарельчатых шайб, которые надавливая на сателлиты, более плотно прижимают их друг к другу. основная задача муфты преднатяга — сделать блокировку максимально плавной и быстрой. Количеством и общей толщиной шайб выставляется величина преднатяга в килограммах, т.е. какое усилие нужно приложить к колесу чтобы провернуть его полуось относительно другой полуоси — это и есть величина преднатяга. Со временем, шайбы преднатяга теряют свою упругость, частично стачиваются и преднатяг падает. Самое ошибочное мнение, что если якобы преднатяг упадет до нуля, винтовой самоблок перестанет работать и превратится в обычный дифференциал. Это полная чушь! Преднатяг исчезнет, но максимальный коэффициент блокирования никуда не денется, он остается всегда на одном, заданном заводом уровне. Просто блокирование дифференциала будет осуществляться более позже, с некоторым запаздывание и ощутимым толчком в трансмиссии. Часть винтовых самоблоков идут вообще без муфты преднатяга с завода. Коэффициент блокирования винтовых самоблоков обычно равен порядка 50%, в версиях с УКБ (усиленный коэффициент блокирования), которые есть у многих производителей до 70-75%. Преднатяг с завода выставляют от 4 до 10 кг., редко до 12 кг.

Плюсы винтовых самоблоков:
Во первых — они практически никак не сказываются на управляемость в худшую сторону. По себе могу сказать, что задний самоблок я вообще практически никак не ощутил, даже на голом льду, хотя у меня он самый жесткий что идет с завода (10 кг. УКБ 70%). С передним (7 кг. КБ 50%) немного привыкал первые 2 недельки. Как раз ставил зимой и первое время в поворотах немного сносило прямо передние колеса, потом преднатяг немного спал, да и я привык и стал ездить как обычно, без самоблока. Ну и руль стал немного тяжелее, что ощутил даже с ГУРом. В остальном — полный порядок. Благодаря тому, что самоблок не блокируется полностью и коэффициент блокирования у него нарастающий, напрямую зависящий от подачи газа, зимой можно от души вваливать по любым скользким покрытиям и при желании поскользить боком в управляемом заносе, если конечно дорожная обстановка позволяет. Машина прекрасно слушается меня и знает что я хочу. На скользких покрытиях данные самоблоки даже более полно позволяют реализовать возможности полного привода, в то время как например принудительные блокировки в повседневной эксплуатации бесполезны.
Второй плюс — относительно мягкие характеристики коэффициента блокирования, плавность срабатывания делает данные самоблоки самыми безболезненными для полуосей, шрусов и других элементов трансмиссии. С ними полуоси и привода рвет реже чем с другими автоматическими блокировками, даже реже чем с "Лок-Райтом. Винты, как например у меня, смело можно ставить в штатный, алюминиевый редуктор Нивы и Шнивы, при условии конечно если колеса имеют разумный размер и если выбирать более мягкие характеристики чем для РЗМ.
Минусы у винтовых самоблоков следующие:
Во первых — они в отличии от того же "Лок-райта" или "ДАКа", практически бесполезны при полном диагональном вывешивании, когда сцепление одного колеса на оси равно нулю. Ходом диагоналки с ними проезжаются на УРА, даже на подъеме, но вот если на этом подъеме встать, то тронуться без ручника, либо без заднего хода, вряд ли получится. В остальных ситуациях, будь то снежная целина, грязь, пашня, скользкие подъемы, колея, когда оба колеса, хотя бы не много цепляются, винты работают практически так же хорошо, хотя иногда с небольшим запаздыванием, пока сателлиты зажмутся до предела.
Ну и второй минус — винтовые самоблоки, как и другой вид дифференциалов повышенного трения, о котором пойдет речь ниже, довольно требовательны к качеству трансмиссионного масла. Во время трения деталей, внутри корпуса диффа температура масла гораздо выше, чем это может быть в обычном диффе и минералка например просто может не выдержать и свернуться. Поэтому в данный вид блокировки лучше лить минимум полусинтетику, а если предусмотрены очень высоки нагрузки, то синтетику.
Больше я минусов в них не нашел. Считаю их оптимальным использованием в Нивах и Шнивах которые передвигаются больше по дорогам с твердым покрытиями, много ездят зимой по скользким дорогам, ну и если вы являетесь активным зимним водителям. Для гражданского использования на бездорожье, таком как поездки на рыбалку, охоту, за грибами, периодических любительских покатушек, возможностей винтовых самоблоков предостаточно. Ну а в переднем мосту вообще единственной альтернативой винтам, я считаю принудительные блокировки.

4. Самоблокирующиеся дифференциалы дискового типа. . Это второй вид дифференциалов повышенного трения, где блокировка происходит за счет трения, но конструкция совсем иная. В дисковом самоблокирующемся дифференциале блокировка наступает за счет трения друг о друга поверхностей дисков. Данный самоблок так же может оснащаться муфтой преднатяга, которое так же измеряется в килограммах. Основные отличия на практике от винтовых самоблоков — блокировка наступает быстрее, но существенно резче, так как площадь соприкосновения деталей на трении существенно больше. Основными их минусами является существенно более сложная конструкция и более быстрая потеря величины преднатяга, от чего данный дифференциал приходится гораздо чаще разбирать, если вы хотите восстановить преднатяг, ну и требовательность к качеству масла. Дисковые самоблоки ставят намного реже чем винтовые, в основном это делают спортсмены в ралли, кроссе и оффроуде.
Данный тип самоблокируюегося дифференциала, по эффективности на бездорожье, стоит где то посередине между винтовым и "Лок-райтом".

Есть еще один вид самоблокирующихся дифференциалов — Кулачковые, это известные среди УАЗоводов блокировки "БТР", но на Нивы их к сожалению не выпускают, поэтому смысла о них говорить нет.

Много всего написано, но я старался максимально раскрыть содержание данной темы. Делимся своими мнениями, кто что и где использует, как у кого что работает. Пишем типы блокировок, производителей, ресурс и т.п.