Устройство дифференциала в раздатке
Включение блокировки
Выключение блокировки
Выводы

Для нивовода очень важно знать, как устроена трансмиссия Нивы, и еще важнее это знание правильно применять. Этой теме посвящен раздел Полный привод, в частности статья Привод Нивы, где есть в том числе и  рекомендации, как лучше включать и выключать блокировку дифференциала раздатки, но без объяснения причин возникающих при этом проблем. Статья написана несколько лет назад. С тех пор появилось новое понимание проблемы и путей ее решения. Поэтому я задался целью подробнее описать процессы включения и выключения, не затрагивая вопросы о ситуациях, когда это необходимо делать.

Устройство дифференциала в раздатке

Достаточно подробно устройство раздатки рассмотрено в Иллюстрированном альбоме (Раздаточная коробка, ее привод и схема работы). 

Рассмотрим устройство дифференциала и принцип его работы. Вот фрагмент из приведенной в альбоме схемы раздатки:

Передача крутящего момента и вращения от двигателя, а также дальнейшая их трансформация показана голубой и оранжевой линией. Линии две из-за того, что выше на этой схеме показано также переключение передач в раздатке.

Корпус дифференциала образован несколькими соединенными деталями, которые вращаются на подшипниках 16 и 36. С корпусом соединена ось сателлитов 26, на которой могут вращаться два сателлита 25, представляющие собой конические зубчатые шестерни. Сателлиты находятся в постоянном зацеплении с шестернями вала переднего привода (на схеме не обозначен) и вала заднего привода 24. Будем называть валы просто: передний и задний. 

Момент и вращение поступают на корпус дифференциала с промежуточного вала раздатки через зубчатую передачу, вместе с корпусом вращается и ось сателлитов. Вращение и крутящий момент передаются сателлитами на шестерни валов. Здесь отметим важное обстоятельство: поскольку передаточные отношения от корпуса дифференциала к валам одинаковы, подаваемый на валы крутящий момент делится строго пополам, 50/50. А вот вращаться валы могут с разной скоростью: если какой-то вал вращается медленнее, то сателлиты начинаю проворачиваться вокруг оси 26, отрабатывая эту разницу и заставляя другой вал вращаться быстрее. Поэтому скорость вращения корпуса дифференциала в точности равна средней скорости выходных валов (т .е. их полусумме). Крутящий момент по-прежнему делится поровну.

Включение блокировки

Теперь рассмотрим механизм блокировки дифференциала:

Передним рычагом в раздатке перемещается муфта блокировки дифференциала 5. Она постоянно находится в зацеплении с зубчатым венцом на корпусе дифференциала 6. При смещении муфты вперед (рычаг при этом движется назад), муфта входит в зацепление также и с зубчатым венцом 7 на переднем валу, т. е. соединяет два венца. Благодаря такому соединению скорость вращения дифференциала становится равной скорости вращения переднего вала. Сателлиты относительно шестерни переднего вала проворачиваться больше не могут и вынуждают задний вал вращаться с той же скоростью, т. е. дифференциал оказывается заблокированным.

Блокировка вполне может не включиться на стоящей машине из-за того, что зубья муфты 5 оказались против зубьев венца 7 и упираются в них, т. е. муфта не может переместиться. Чтобы включить блокировку нужно заставить дифференциал немного повернуться. Проще всего это сделать, поворачивая на небольшой скорости: передние колеса в повороте проходят больший путь, чем задние, и эта разница путей отрабатывается проворотом дифференциала относительно переднего вала. Если при этом тянуть рычаг блокировки на себя, то в момент, когда зубья венца окажутся против впадин в муфте, блокировка легко включится.

К сожалению, этот прием помогает не всегда. Вспоминаю, как на первой Нивке в 1999 году я еще мало что соображал в машинке. Блокировкой пользовался только при проезде на дачу. Там тогда были ой какие сложные последние 10 километров! Зимой поездок на дачу нет, соответственно, блокировку не включал совсем. А перед первой весенней поездкой в апреле спохватился - а она не включается. Ну совсем никак не включается! Позвонил в какой-то нивский сервис (телефон дал продавец на рынке). Позже выяснилось, что это был как раз НИИ КМ. Цену за ремонт назвали такую, что ненамного дороже было купить новую раздатку, что я и сделал, а прежнюю потом продал за полцены, пробег у нее был всего 45 тык.

Для себя я объясняю причину так. Корпус раздатки силуминовый, при зимней эксплуатации активно образуются окислы, причем объем окиси алюминия вдвое больше, чем у самого алюминиевого сплава. Окислы препятствуют перемещению штока, который толкает вилку муфты блокировки. После той истории я профилактически включаю и выключаю блокировку раз в неделю.

Но может быть и другая причина. Участник форума Артем попросил помочь: не включается блокировка. В одном из ответов было высказано предположение, что виноват датчик блокировки. Вот, что пишет Артем:

Ура! Я ее починил!
Действительно - датчик включения блокировки был сильно прикручен и препятствовал блокировке дифференциала. Смотрите какая ямка образовалось на нем от попыток включить блокировку.

Подобрал шайбочку нужной толщины - и все заработало. Судя по конструкции узла - это может быть распространенной проблемой...

Фотография из этого постинга: 

Выключение блокировки

Участок, который нужно было пройти с включенной блокировкой, закончился, водитель толкает рычаг от себя - а она не выключается... Объяснение тоже простое: дифференциал пытается провернуться, но этому препятствует блокировка. Между муфтой и венцами, по которым она перемещается, возникает большое усилие, которое прижимает муфту к венцам, и сила трения между муфтой и венцами не дает муфте переместиться. Надо создать такие условия, чтобы это соединение разгрузилось. Как это сделать? 

Нередко можно услышать такой совет: медленно ехать по прямой, виляя рулем, и толкать от себя рычаг блокировки. Я сам давал подобные советы. Но когда писал статью, задумался: а зачем вилять рулем? При повороте в любую сторону задние колеса проходят меньший путь, значит, что при повороте вправо, что при повороте влево дифференциал будет проворачиваться в одну и ту же сторону. Т. е. такой прием может и не помочь выключить блокировку. И, кстати, я понял, почему на одних экземплярах Нивы блокировка выключается легко, а на других вырастает в просто гигантскую проблему.

Когда машина с заблокированным дифференциалом находится в повороте, задние колеса должны были бы идти по меньшему пути, но блокировка делает это невозможным. Из-за стремления провернуться дифференциал прижимает муфту к венцам, и это усилие прижима очень велико. Вся трансмиссия и колеса испытывают при этом значительные нагрузки, колеса начинают проскальзывать. И эти нагрузки тем больше, чем лучше сцепление протектора с поверхностью дороги.

Теперь опять представим дифференциал разблокированным. На рисунке (красная кривая) приведено изменение скорости проворота дифференциала относительно переднего вала:

Чем круче поворот, тем сильнее отстают задние колеса, и тем сильнее дифференциал отстает от переднего вала. При возвращении на прямой участок скорости валов уравниваются и отставание дифференциала становится равным нулю.

При включенной блокировке отставание задних колес невозможно, что проявляется в упомянутом выше усилии, зажимающем муфту и зубчатые венцы. Но в тот момент, когда машина закончила поворот и вышла на прямую (красная кривая достигла максимума), усилие между муфтой и зубцами может уменьшиться до нуля, и блокировка легко выключится.

Всегда ли она выключится ли? 

Так, чтобы скорости вращения выходных валов раздатки при выключенной блокировке были в точности одинаковыми, не бывает практически никогда. Радиусы колес отличаются - пусть на доли миллиметров, но отличаются - поэтому на самом деле кривая может пойти либо выше, либо ниже.

Зеленая кривая соответствует ситуации, когда передние колеса чуть больше, чем задние. Из-за этого они вращаются немного медленнее. Если выключать раздатку при прямолинейном движении машины, то муфта будет зажата в противоположном направлении - дифференциал стремится вращаться быстрее, чем передний вал. Помочь в этой ситуации должно то самое виляние рулем, а еще лучше - просто небольшой поворот руля. т. е. смещение от максимума кривой к точкам, где кривая пересекает горизонтальную ось. 

Более частая ситуация отображена на рисунке синей линией, когда задние колеса больше передних. Действительно, передние колеса изнашиваются быстрее задних. Во-первых, это управляющие колеса, во-вторых, передние дисковые тормоза эффективнее задних, что ускоряет износ передних колес. Еще один фактор: передние колеса нагружены сильнее: такова развесовка Нивы. Вследствие большей деформации уменьшается и радиус качения колеса. Длина окружности из-за большей нагрузки практически не меняется, но и дифференциалу, чтобы зажать муфту, достаточно минимальных различий в оборотах переднего и заднего вала. Получается, что при таком соотношении размеров колес кривая нигде не переходит через ноль, т. е. дифференциал просто невозможно выключить... И это совсем не редкая ситуация - очень часто звучат жалобы нивоводов, что блокировка не выключается. 

Так что можно сделать в этой ситуации? 

Первое, что приходит в голову: остановиться и поддомкратить одно из колес. После отрыва колеса от дороги внутреннее напряжение в трансмиссии исчезнет, и блокировка легко выключится. Сложно? Зато результат стопроцентный. Но, конечно, это очень неудобно.

Я задался вопросом: а что будет, если переключиться на задний ход? Нам нужно, чтобы вращение дифференциала относительно переднего вала поменяло свое направление. Будет ли это изменение? При этом нас в первую очередь интересует ситуация, когда задние колеса вращаются медленнее передних (синяя кривая). Мысленно выключаем блокировку и смотрим, как ведет себя дифференциал.

Движение вперед, оба вала и дифференциал вращаются по часовой стрелке, но задний - чуть медленнее. Значит, и дифференциал будет чуть-чуть отставать от переднего вала. Фактически это означает, что дифференциал вращается относительно переднего вала против часовой стрелки. Представили? Тогда представьте, как муфта, когда блокировка включена,  прижимается к одним сторонам зубьев. 

Движение задним ходом, оба вала и дифференциал вращаются против часовой стрелки, но задний (машина едет задними колесами вперед) чуть медленнее. Тогда и дифференциал чуть-чуть отстает от переднего вала. Фактически это означает, что дифференциал вращается относительно переднего вала по часовой стрелке. А нам это и надо! Для заблокированного дифференциала это означает, что муфта будет прижата к другим сторонам зубьев.

Значит, при изменении направления движения машины вперед-назад обязательно будет момент, когда муфта поменяет направление прижима. Поймайте этот момент - и блокировка легко выключится!

Нужно учесть еще один фактор. При движении с заблокированным дифференциалом механические напряжения в трансмиссии вызывают еще и деформацию покрышек, причем резина как бы запасает это усилие, подобно пружине. Из-за этого при изменении направления движения усилие, прижимающее муфту к венцам, может исчезнуть не сразу, а только после проезда нескольких десятков сантиметров или метров.

Вот подтверждение моих теоретических изысканий.

vzhik: "Недавно прокатился на Ниве, в которой раздатка была закисшая намертво. Блокировка включилась после нескольких минут долбежки рукой по рычагу. После этого выключаться она не захотела, и ехать было страшно - треск ШРУСов и лязг трансмиссии были слышны сквозь рев двигателя. Так вот, удалось выключить блокировку после того, как я с прямыми колесами прокатился вперед-назад пару раз. После этого все отключилось".

Vorobey: "У меня на старой ниве она без проблем выключалась только при движении задним ходом".

Barin: "Блокировка выключилась, как только проехал метров 10 назад".

ZanudA: "...выяснил - чтобы выключить блокировку надо проехать вперед, затем включить заднюю, потянуть рычаг выключения блокировки назад и отпустив сцепление - тронуться с места. Через некоторое время рычаг выскочит. Можно наоборот, проехав назад, начать трогаться вперед, выключая блокировку".

Azs: "Без проблем выключаю, сдавая помаленьку задом, желательно в горочку. Руль при этом не выворачиваю. Давление в колесах 1,8 спереди, 1,7 сзади".

При написании статьи я сначала обсудил изложенные сомнения и идеи по ЛС с несколькими форумчанами, затем выложил тезисы в форум. MasterHome, mouse733, ЛадаСпорт и Oleg! Хочу поблагодарить вас за ценное обсуждение.

Выводы

1. Если блокировка не включилась сразу, при движении вперед немного поверните руль, подтягивая на себя рычаг блокировки.

2. Если блокировка не выключилась сразу, попробуйте выключить ее при прямолинейном движении, виляя рулем. Если выключения все-таки не произошло, остановитесь и сдайте немного назад, толкая вперед рычаг блокировки вперед.

3. Не забывайте переставлять колеса, хотя бы перед-зад по одной стороне.

4. Чтобы привод блокировки нормально работал, рекомендуется хотя бы раз в неделю включать и выключать раздатку. Особенно важно это зимой.

19.11.05.