| Буксовать, конечно, приходилось каждому водителю, и не обязательно для этого выезжать на бездорожье, застрять зимой в снежном плену можно не съезжая с главной трассы любимого города, достаточно свернуть на обочину. И вот ведь незадача, одно приводное колесо стоит на чистом асфальте, а другое оказалось в ледовом плену или глиняной ямке, и именно оно с легкостью крутится вперед и назад, а машина ни с места: вся энергия вращения тратится впустую на кручение именно этого, скользящего, колеса. Вот бы приложить мощь движка на то колесо, что на асфальте – враз бы тронулся автомобиль! Так величайшее изобретение – дифференциал работает против водителя.
Здесь подчеркнем принцип дифференциала: на каждое колесо, связанное дифференциалом, прикладывается усилие вращения НЕ БОЛЕЕ, чем на буксующее колесо. И даже увеличение количества приводных колес, связанных между собой через дифференциалы, не сможет изменить ситуацию! Будь то четыре или более приводных колес – из них буксовать будет только одно «слабое звено», и не имеет значения, на какой грунт опираются другие колеса.
Главное и обязательное качество дифференциала: придание различных скоростей вращения выходным шестерням, следовательно, приводным колесам – каждому колесу свою скорость вращения, это абсолютно необходимо в моменты движения автомобиля на кривых участках дорог, на поворотах.
Противоположным требованием, для максимальной проходимости, является необходимость получения каждым приводным колесом максимального крутящего момента от двигателя, то есть блокирование дифференциальных передач, перераспределяющих крутящий момент.
Давление масла создает прямолопастная гидротурбина, приводимая в действие ведущим валом главной передачи
Как совместить эти два требования в одном автомобиле, необходимые в разные моменты времени, не нарушая массы других ограничений и требований. Однозначно: блокировка нужна, но как блокировать? Когда блокировать? Как жестко?
Фактор положительного влияния блокирования дифференциала на бездорожье известен давно, как и сам дифференциал. Вот некоторые из известных технических решений, их достоинства и недостатки.
Дифференциалы с механической ручной блокировкой – при всей простоте конструкции им присущ эксплуатационный недостаток – водитель ДОЛЖЕН отключить блокировку при выезде на твердый грунт.
Дифференциалы с механической автоматической блокировкой имеют сложную конструкцию, высокую стоимость – это ограничивает их применение.
Кулачковые самоблокирующиеся дифференциалы – простота конструкции, однако при этом высокий механический износ, повышенные нагрузки на агрегаты трансмиссии, повышенный износ шин при езде по твердому покрытию – применяется только на специализированной технике. Сегодня все большую популярность завоевывают винтовые самоблокирующиеся (червячные) дифференциалы. Им присущи недостатки: высокая стоимость, сложность конструкции и ее сборки, повышенный износ. Обычный классический дифференциал не выполняет очень значимую задачу. Для выполнения одновременно всех задач используются сложные, дорогостоящие, в основном электронно-механические системы контроля и управления. В широкой практике используются ограниченные по каким-либо параметрам системы.
Конструкторская мысль не стоит на месте, и сегодня есть новое решения этой, уже вековой, проблемы. Изобретение получило название «дифференциал ограниченного рассогласования» (ДОР). Запатентована новая конструкция (патент «Полезная модель RU 949160») автором статьи.
На рисунке представлена модель такого дифференциала, обеспечивающая рассогласование скоростей вращения выходных валов в пределах до 10-20%.
Устройство представляет собой шестеренчатый гидронасос, вмонтированный в коробку дифференциала с приводом от шестерен-сателлитов и ограничивающий скорость их вращения, и систему принудительной подачи жидкости. Ограничение рассогласования осуществляется методом мягкого, внутризамкнутого торможения шестерен-сателлитов гидронасосом за счет создаваемого в нем давления. В модели использован эффект, что шестерни-сателлиты дифференциала вращаются только в моменты рассогласования вращения шестерен выходных валов.
Система клапанов оптимизирует работу гидравлики и исключает перегрузки
Описание функционирования
При прямолинейном движении транспортного средства по твердому грунту ведущие колеса, связанные ДОРом, вращаются синхронно, шестерни дифференциала не вращаются относительно друг друга, весь крутящий момент через шестерни-сателлиты передается поровну на обе шестерни выходных валов, а на скользком грунте, при буксовании одного из колес, в тот момент, когда другое колесо, имеющее лучшее сцепление с грунтом, не вращается, приходят во взаимное вращательное движение шестерни-сателлиты дифференциала и приводят во вращение гидронасос, в нем повышается давление, он мягко притормаживается и этим ограничивает скорость вращения шестерен-сателлитов, и через них вращение передается на обе шестерни выходных валов, колеса вращаются с допустимой разницей скоростей. Не синхронное вращение колес на поворотах обеспечивается естественными утечками гидронасоса и дросселями, ограничивают нагрузки – клапаны ограничения давления.
Рабочая жидкость подается внешним насосом (прямолопастной турбиной с приводом от ведущего вала) по трубопроводам и кольцевому каналу через впускные клапаны в каждую камеру гидронасоса, следовательно, не имеет значения, какое из колес буксует, не имеет значения направление движения транспорта.
В ДОРе нет 100%-ной жесткой блокировки шестерен дифференциала, за счет утечек всегда остается небольшая рассогласованность вращения колес, достаточная для ликвидации межколесных нагрузок на минимальном радиусе поворота автомобиля, мягкое включение во вращение колеса с лучшим зацеплением с грунтом – а это и есть главная цель устройства. В ДОРе нет систем контроля и управления, он не требует внимания водителя и внешнего воздействия, система постоянно в работе.
Недостатком ДОРа является более габаритная конструкция, что не позволяет заменить им традиционный дифференциал.
А.Н. Кувалдин | 
