Почему буксует всегда одно колесо – и еще 3 необычных факта о дифференциале автомобиля

Если вам приходилось выталкивать легковушку из сугроба, вы наверняка замечали эту странность: у застрявшей машины одно колесо бешено крутится, а другое стоит на месте, и машина не двигается с места. Во всем виноват дифференциал: зачем это устройство нужно, что делать в такой ситуации и что будет, если дифференциал убрать совсем?
Почему буксует всегда одно колесо – и еще 3 необычных факта о дифференциале автомобиля
Roadside Service Towing of NWA
Содержание статьи

В молодости с автором произошла глупейшая история. Впервые в жизни мне дали порулить хорошим внедорожником. Спонтанный тест-драйв начался на бездорожье, где-то машина подзастряла и я заблокировал дифференциал задней оси – новичок, а знал, что опытные оффроудеры так делают. И забыл про него.

РЕКЛАМА – ПРОДОЛЖЕНИЕ НИЖЕ

Потом выехал на шоссе: еду и ругаю машину – вот, мол, неповоротливый внедорожник, на руль с трудом реагирует. И тут вспомнил про дифференциал. Смущенно замолчал, разблокировал его, и машину как подменили – она сразу стала послушной и юркой.

дифференциал в разрезе
Wikipedia
дифференциал заднего моста
Ральф Ролечек - Wikipedia

Зачем нужен дифференциал: объяснение на пальцах

Когда автомобиль поворачивает, внешнее и внутреннее колесо крутятся с разной скоростью. Если сложно это уложить в голове, представьте себе гусеничный трактор: когда ему надо повернуть, водитель подтормаживает гусеницу с одной стороны, и трактор поворачивает в ту же сторону.

РЕКЛАМА – ПРОДОЛЖЕНИЕ НИЖЕ
гусеничный трактор
Wikideas1 - Wikipedia
РЕКЛАМА – ПРОДОЛЖЕНИЕ НИЖЕ

То же происходит с колесами автомобиля в повороте – внутреннее катится медленнее. Если бы правые и левые колеса вращались всегда с одной скоростью, автомобиль стремился бы ехать только по прямой. Чтобы он слушался руля, оси делят пополам, и каждое колесо независимо вращается на своей полуоси.

Дифференциал нужен, чтобы передавать тягу от двигателя на колеса, крутящиеся с разной скоростью.

Да, но как на независимые колеса передать тягу от единого двигателя? Для этого и нужен дифференциал.

РЕКЛАМА – ПРОДОЛЖЕНИЕ НИЖЕ

Как устроен: проще показать, чем объяснить

Письменное описание принципа его работы заняло бы три абзаца. Пришлось бы рассказать про главную передачу, солнечные шестерни и шестерни-сателлиты. Но зачем в век Youtube подвергать вас столь жестокому испытанию? Пара коротких видео помогут все понять гораздо быстрее.

На первом показан максимально упрощенный принцип работы дифференциала.

На втором – приближенный к реальности вариант этого узла.

Нажми и смотри
В мире есть немало машин, не оснащенных дифференциалом
widget-interest

Взять хотя бы первый серийный автомобиль в СССР – НАМИ-1.

Гоночные автомобили – багги и карты, а порой и более серьезные болиды – тоже порой лишены дифференциала ради облегчения и упрощения конструкции. Например, Mazda 787B (на фото) победила в «24 часах Ле-Мана» в 1991 г. и без него.

Чего не понимают 90% водителей

Есть в этом устройстве один парадокс, против которого восстает нормальная человеческая интуиция: истинная задача дифференциала – выравнивание крутящего момента. Если на одном колесе крутящий момент уменьшается, он будет ускорять это колесо, пока момент снова не выровняется. Всегда. На любой поверхности.

РЕКЛАМА – ПРОДОЛЖЕНИЕ НИЖЕ

Что это значит в жизни? Пока оба колеса едут по асфальту и сцепление с дорогой хорошее, этот узел примерно поровну распределяет тягу двигателя между колесами.

Но вот машина засела в жидкой грязи или в сугробе и одно из колес попало на скользкую поверхность. Оно на миг проскальзывает – и в эту секунду крутящий момент на колесе становится равным нулю. Дифференциал моментально меняет скорости колес: буксующее ускоряет, другое замедляет. Но крутящий момент не растет, ведь колесо продолжает буксовать. Так он и будет ускорять проскальзывающее колесо, а стоящее на месте лишать тяги.

застрявший автомобиль
Les Schwab

Чтобы этого избежать, автомобили повышенной проходимости оснащают блокировкой дифференциала.

Ну, а если блокировки дифференциала нет, то единственный выход в такой ситуации — пытаться увеличить крутящий момент на буксующем колесе. Только так можно добиться, чтобы и второе, незастрявшее колесо начало помогать.

На этом пока все. Дифференциалу уже почти два века, а он все еще остается загадочным и интересным устройством для всех, кто любит разбираться в сложных вещах. Настолько интересным, что коллеги из издания «За рулем» разработали прикольный тест на понимание его физики – здесь его можно пройти. Если вы любите технику, скучно не будет, обещаю.