Блокировка межколёсного дифференциала некоторым кажется каким-то чудом, которое делает из моноприводного автомобиля или внедорожник, или раллийный болид. Так ли это на самом деле и почему самоблокирующиеся дифференциалы не ставят на все подряд машины сразу на заводе?
Немного свободы
По традиции начнём с теории: что такое вообще самоблок и как он работает. Вспомнить некоторые детали действительно важно, потому что эти устройства бывают разными по конструкции, а значит, отличаются и принцип их работы, и стоимость, и надёжность. Последние два параметра для серийного автомобиля особенно важны.
Все самоблокирующиеся дифференциалы принято называть дифференциалами повышенного трения (LSD, Limited Slip Differential). Кроме них существуют и дифференциалы с принудительной блокировкой, но оставим их любителям бездорожья: ни один нормальный водитель сегодня не захочет нажимать какую-то лишнюю кнопку или – боже упаси! – дёргать механический рычаг. Самоблок типа LSD в этом отношении намного удобнее: надо – он сработает сам. В общем-то, на то он и самоблокирующийся. Вот только устроен он может быть по-разному.
ZF LSD
Свободный дифференциал позволяет колёсам крутиться с разной скоростью. Это необходимо в первую очередь в поворотах, когда внешнее колесо проходит большее расстояние, а значит, должно вращаться быстрее внутреннего. Если бы этого дифференциала не было, управляемость в поворотах стала намного хуже, шины изнашивались бы интенсивнее, а в случае с передним приводом не радовала бы и реакция на руле, которая активнее возвращала бы его в нулевое положение, но при этом мешала бы в некоторых конкретных ситуациях (о чём поговорим чуть ниже). Одним словом, свободный дифференциал – вещь очень нужная.
И очень жаль, что она имеет существенный недостаток: как только одно колесо теряет сцепление с дорогой, тяга пропадает и на втором тоже (для появления момента на колесе ему требуется какая-то противодействующая сила). Кстати, именно эта особенность – невозможность свободного дифференциала передавать мощность, если на колесе нет противодействующей силы – легла в основу приёма, знакомого водителям классических заднеприводных автомобилей: стоит только хотя бы немного затянуть стояночный тормоз с приводом на задние колёса, как возникающая тормозная сила становится противодействующей колесу, что заставляет дифференциал начать передавать на него крутящий момент. Часто этот приём мог выручить. Однако речь не об этом, вернёмся к нашим самоблокам.
Итак, со свободным дифференциалом у колёс одной оси могут отличаться два параметра: угловая скорость и крутящий момент. Соответственно, есть два способа заставить заблокировать дифференциал: исходя из разницы скорости или момента. Первый способ используется в дисковых дифференциалах повышенного трения, вторые – в винтовых.
В чём разница?
В дисковых самоблоках используется пакет фрикционных дисков, которые могут замыкать шестерни полуосей с корпусом дифференциала. Для подробного описания работы такого механизма потребуется отдельный материал: дисковый самоблок довольно сложный, к тому же бывает нескольких типов (срабатывание только при разгоне, срабатывание при разгоне и торможении, вдобавок – с разной степенью блокировки). Пока достаточно представить, что внутри такого редуктора установлены диски, часть которых соединена с полуосевой шестерней, другая часть – с корпусом дифференциала. Даже в разомкнутом состоянии небольшой момент всё равно передаётся на буксующее колесо: фрикционные диски прижаты друг к другой пружиной, и это называется преднатягом дифференциала. Но преднатяг – это ещё не блокировка. Блокировка выполняется благодаря смещению шестерней полуоси, и происходит это только тогда, когда одно колесо оси начинает вращаться быстрее второго.
Разобранный дифференциал с дисковой блокировкой
Винтовой самоблок – это в первую очередь известный у нас Torsen, который даже своё название получил от сокращения двух английских слов: torque (крутящий момент) и sensitive (восприимчивый, чувствительный). Этот самоблок устроен ещё сложнее, и вместо сателлитов в нём используется целый набор червячных передач. Собственно, главная особенность таких передач (способность передавать крутящий момент только от ведущего элемента к ведомому, но не наоборот) и лежит в основе конструкции. При этом среди винтовых самоблоков можно выделить два типа конструкции: Torsen Т1 и более простой Torsen Т2 (или Quaife). Несмотря на различия в реализации работы блокировки, в их основе лежит одна и та же червячная передача.
Дифференциал Torsen Audi Quattro
На этом разбор типов можно было бы закончить, но будет несправедливо забыть про то, что называют электронной имитацией блокировки. Вот как раз её и можно встретить на массовых моделях, в первую очередь – на кроссоверах. Принцип работы такой блокировки очень прост. Помните про возможность немного заблокировать дифференциал ручным тормозом? Электронная имитация так и поступает: по датчику угловой скорости колеса она определяет, что одно из колёс начало пробуксовывать, и притормаживает её тормозом. И обычному свободному дифференциалу не остаётся ничего другого, как начать передавать момент, который неизбежно появляется при возникновении противодействующей вращению колеса тормозной силы. Само собой, назвать такую систему самоблокирующимся дифференциалом нельзя: как таковой блокировки в ней нет. Однако её имитация есть, и именно такой способ заставить вращаться колёса применяется гораздо чаще, чем намного более эффективный полноценный самоблокирующийся дифференциал. Почему же так получилось и чем не устраивают производителей дисковые и винтовые самоблоки?
Обратные стороны медалей
Скажем сразу: ни один производитель не станет ставить на заводе самоблок в бюджетную машину, себестоимость которой всегда стараются сделать минимальной. В таких автомобилях всё решает их цена, а обойтись без самоблоков в них можно. В конце концов, если очень хочется, можно поставить его самостоятельно – в продаже есть самоблоки для многих бюджетных автомобилей, включая ВАЗы, Логаны и многие другие машины. Но в случае конвейерного производства всё решает себестоимость. Но это ещё не всё.
Конечно, в некоторых ситуациях самоблок может выручить, но на переднеприводных машинах он не так актуален, как на заднеприводных. А последние уже практически вымерли. На переднеприводной машине в крайнем случае можно покрутить в рулём и найти зацеп, при котором момент передаваться на колесо будет. На заднем такой возможности нет, так что зимой он часто бывает очень полезен. В принципе, производители об этом знают, и на большинстве лёгкой коммерческой техники (а именно она пока ещё часто заднеприводная) самоблок либо стоит с завода, либо его предлагают в виде опции. И это то редкое исключение, при котором установка самоблока оправдана, потому что на переднеприводной машине самоблок чаще приносит вред, чем пользу. Всё дело в совмещении привода и управления на одной оси.
Заблокированный дифференциал на переднеприводном автомобиле существенно меняет его повадки. Любой водитель знает, что на переднем приводе с его недостаточной поворачиваемостью довольно легко поймать снос передней оси, при этом выйти из него тоже обычно легко: отпустил тормоз, немного выпрямил траекторию – и обычно этого достаточно. С самоблоком машина начинает реагировать на управление резче, а кроме того, она с одинаковым рвением готова уйти и в снос, и в занос, и в боковое скольжение. Спортсменам это нравится: они знают, как эти явления использовать, а если надо – как их избегать. Рядовой водитель должен будет долго привыкать к тому, что его переднеприводный автомобиль ведёт себя не так, как этого ожидаешь, а более непредсказуемо. Есть опыт управления полноприводным автомобилем – хорошо, будет чуть проще. Нет такого опыта – будет сложно.
Возможно, даже придётся научиться тормозить левой ногой, что умеют делать профессиональные пилоты, но что совершенно непонятно обычному водителю. Напомню, что изобретатель этого метода Рауно Аалтонен таким образом осаживал свой болид в том случае, если допускал слишком сильный занос в повороте: удар по тормозу левой ногой с одновременным нажатием на газ правой заставлял в заносе заблокировать передние колёса и запустить переднюю ось в снос, после чего машина уходила наружу поворота, а угол заноса задней оси становился оптимальным. Уверен, что этим приёмом владеют немногие гражданские водители. Ну и к тому, что руль начинает вырываться из рук в колее или при неожиданно начавшейся пробуксовке, они тоже чаще всего не готовы.
Одним словом, управление переднеприводным автомобилем с самоблоком требует определённой подготовки. Если её успешно пройти, использовать блокировку будет можно, но всё-таки намного комфортнее ездить без неё. Одно дело – автоспорт, другое – обычное передвижение с семьёй, где лучше ехать ровненько, медленно и удобно, чем резко, быстро, но в постоянном напряжении.
Но и это ещё не всё. Те же дисковые самоблоки очень любят спортсмены за возможность настроить уровень блокировки под себя или условия конкретной гонки. Будут ли их настраивать обычные водители? Очевидно, нет. При этом срабатывает такая блокировка достаточно жёстко и иногда даже неожиданно для того, кто к этому не готов. Но – только в начале. Всё-таки фрикционные диски – штука не вечная, и со временем характеристики дискового самоблока становятся другими. Поэтому периодически диски приходится менять. А для этого нужно разбирать редуктор и снимать этот дифференциал для полной переборки. Эти затраты не перекрывают те преимущества, которые даёт самоблок обычному водителю. Может быть, он выручит пару раз за зиму, но стоит ли эта пара раз дополнительных расходов и потраченного времени? Скорее всего, нет. Кстати, в дисковом самоблоке нужно ещё и регулярно менять масло, которое быстро загрязняется отходами от фрикционных дисков. А это уже совсем неинтересно, так что дисковые самоблоки в массе остаются уделом спортсменов из ралли. Там они действительно хороши, а на дорогах общего пользования на рядовых 1,6-литровых семейных автомобилях В- или С-класса проще обойтись без них.
Винтовые самоблоки более практичны, и установка таких самоблоков с лёгкой или средней степенью блокировки иногда имеет смысл. В общем-то, обычно такие самоблоки и стоят в задних мостах коммерческой техники, и как раз там их использование приносит безусловную пользу. И как раз на такие машины и именно такие самоблоки и встречаются на конвейерной сборке. При этом тем, кто любит на переднеприводной «пузотёрке» зимой съездить на дачу или живёт в городах, где снега много, но его плохо чистят, винтовой самоблок с лёгкой степенью блокировки (коэффициент блокирования приблизительно до 35%) тоже подойдёт. Больше уже не надо: жёсткие винтовые самоблоки изнашиваются быстрее, а управляемость в гражданском режиме с ними значительно сложнее, поэтому их можно использовать в спорте или в крайнем случае в машинах, которым приходится часто ездить в сложных дорожных условиях (например, по снегу в горах). Использование винтовых самоблоков с жёсткой степенью блокировки часто предполагает установку более мощных приводов, что в обычной жизни будет уже избыточно дорогим и непрактичным решением. Понятно, что на заводе такую блокировку на переднеприводный автомобиль ставить не будут: это сильно удорожает себестоимость машины и при этом снижает её управляемость в большинстве режимов, когда можно было бы обойтись без блокировки. Само собой, винтовой самоблок тоже изнашивается, и если в свободном дифференциале замена обычных сателлитов иногда вгоняет в грусть, то замена червячных пар вместо сателлитов в таком самоблоке может вогнать в животную тоску.
Большинству водителей вполне хватает простой и недорогой электронной имитации блокировки. Самоблоки (кроме тех самых заднеприводных машин преимущественно коммерческого назначения) нужны тем, кто понимает, какие недостатки появятся у автомобиля вместе с их установкой. Управлять машиной станет сложнее, денег на ремонт и обслуживание потребуется больше. Если эти неудобства не так важны по сравнению с необходимостью часто ездить по непролазному бездорожью, то винтовой самоблок типа Torsen Т2 можно поставить и самому.
Но ставить его на заводе массово на современные переднеприводные автомобили никогда никто не захочет. Зачем делать машину дороже и сложнее, если в этом нет необходимости? Комфорт и предсказуемость для таких машин важнее, поэтому лучше поставить лишний подогрев чего-нибудь ранее не подогреваемого или сделать экран мультимедийной системы на дюйм-полтора шире. Это и дешевле, и приятнее для покупателя. Ну и безопаснее, потому что рядовой водитель – даже близко не Рауно Аалтонен, а потому пусть он лучше застрянет, чем разобьётся. И, наверное, это правильно.
