Торсен дифференциал принцип работы
Autoservice-ryazan.ru

Автомобильный портал

Торсен дифференциал принцип работы

Самоблокирующийся дифференциал Torsen

Дифференциалы являются неотъемлемой частью трансмиссии авто. Конструкторами было разработано множество этих узлов, которые можно разделить на три большие группы – свободные, с принудительной блокировкой и самоблокирующиеся. Последний вариант все больше набирает популярность, и автопроизводители используют этот тип дифференциалов как между осями на полноприводных авто, так и в качестве межколесных.

Одним из представителей самоблокирующихся дифференциалов является Torsen. Он относится к узлам повышенного трения и срабатывает при возникновении разницы крутящих моментов.

Одно из главных достоинств Torsen заключается в том, что для срабатывания блокировки, которая не дает перебросить весь момент только на одно из колес (мост), не используется какой-либо дополнительный механизм, функционирование его построено на силах трения, возникающих при разности моментов.

Torsen представляет собой планетарный редуктор, но отличается от классической конструкции узла использованием червячных передач.

Особенность червячного редуктора заключается в том, что он осуществляет передачу вращения только в одном направлении, и его изменение приводит к так называемому «расклиниванию» или самоторможению. То есть, в такой передаче ведущим может выступать только один элемент – червяк, шестерня же всегда является ведомой. Попытки приложить момент к шестерне (сделать ее ведущей) приводят к заклиниванию передачи из-за больших сил трения. На эффекте самоторможения червячной передачи и построен принцип работы Torsen.

Основные составные элементы узла

Torsen состоит из тех же составных элементов, что и любой планетарный узел, и включает в себя:

  • корпус (чашка);
  • червячные шестеренки;
  • сателлиты.

Компоновка Torsen T2

Общая концепция Torsen тоже не отличается от обычного дифференциала. Корпус узла жестко закреплен на ведущем элементе трансмиссии. Внутри этой чашки располагаются сателлиты, закрепленные на осях, и имеющие зубчатое зацепление с полуосевыми шестеренками, посаженными на валы, которым передается вращение.

Теперь об особенностях Torsen. Зубья полуосевой шестеренки – винтовые, то есть этот элемент выступает в качестве червяка (ведущего элемента передачи).

Сателлиты в Torsen представлены в виде пар косозубых шестеренок. Один элемент такой пары формирует со своей ведущей шестерней (полуосевой) червячную пару. При этом пара сателлитных шестерен также взаимодействует и между собой посредством прямозубого зацепления. Всего в конструкции дифференциала используется три сателлита, каждый из которых состоит из двух шестеренок.

Устройство Torsen T1

Принцип функционирования

Суть работы Torsen рассмотрим на примере, где узел — межколесный. При прямолинейном передвижении ведущие колеса встречают одинаковое сопротивление, поэтому узел равномерно перераспределяет момент между колесами. Сателлиты при таком движении не вращаются и напрямую передают усилие от чашки на полуосевые шестеренки (жесткая передача).

При вхождении в поворот, идущее по внутреннему радиусу колесо встречает большее сопротивление, и замедляется. В результате червячная пара этого колеса приводится в действие – полуосевая шестерня начинает вращать свою сателлитную шестеренку. Та в свою очередь передает усилие на вторую сателлитную шестеренку, которая дополнительно проворачивает свою полуосевую шестерню, повышая момент на колесе, двигающемуся по внешнему радиусу. Поскольку разница моментов на осях небольшая, то сила трения во второй червячной паре невысокая и самоторможение не происходит.

При попадании одного из колес на скользкую поверхность сопротивление на нем падает и момент стремится на это колесо. Полуосевая шестерня начинает раскручивать свою сателлитную шестеренку, а та – передавать усилие на второй сателлит, и вот здесь возникает эффект самоторможения. Сателлитная шестерня не может выступать в качестве ведущего элемента и вращать полуосевую из-за особенностей работы червячной передачи. Поэтому и происходит заклинивание этой червячной пары. При заклинивании она затормаживает вращение второй червячной пары и момент на полуосях выравнивается.

Принцип работы дифференциала между осями

Если весь принцип работы рассматривать коротко, то Torsen может функционировать в трех режимах, в зависимости от сопротивления на колесах. При одинаковом сопротивлении дифференциал распределяет крутящий момент равномерно (червячные пары обездвижены, и дифференциал получается как бы заблокированным).

При увеличении сопротивления на одном колесе его червячная пара приводится в действие и заставляет вращаться вторую, несмотря на возникновение в ней небольшой силы сопротивления, что приводит перераспределению момента в нужном соотношении (одно колесо замедляется, а второе – вращается быстрее).

Потеря сопротивления на одном из колес сопровождается заклиниванием червячной пары (из-за больших сил трения), которая сразу же тормозит вторую пару, поэтому крутящий момент на обоих колесах выравнивается. В этом случае Torsen начинает работать в том же режиме, что при прямолинейном движении.

Конструкторами разработано три типа дифференциалов Torsen, которые обозначаются буквенным индексом «Т» с цифровой приставкой. Различия между ними сводятся к компоновке узла и форме рабочих элементов, что в свою очередь сказывается на эксплуатационных показателях.

Первый тип – Torsen Т1. Его отличительными особенностями являются перпендикулярное полуосям расположение сателлитных пар и использование винтовых зубьев, как на полуосевых шестернях, так и сателлитах. Между собой сателлиты пары взаимодействуют прямозубым зацеплением. Принцип работы, описанный выше, рассмотрен именно на примере версии Т1. Имеет высокую степень «естественного» трения.

Torsen Т2 является вторым поколением этого самоблокирующегося дифференциала. От первого типа он отличается параллельным расположением сателлитов. У него винтовые зубья проделаны только на сателлитах, а вот полуосевые шестеренки косозубые. Зацепление сателлитов между собой также осуществляется винтовыми зубьями, которые участвуют в процессе блокирования (они тоже могут расклиниваться).

Это поколение имеет более низкую степень «естественного» трения, раннем схватывании при меньшей степени блокировки по сравнению с Т1. Он получил распространение на гражданских авто. Но есть модификация T2R, который выдерживает большой крутящий момент и применяется исключительно на мощных автомобилях, таких как Ford Mustang. По конструкции он отличается только тем, что используется шлицевая муфта с винтовыми зубьями, через которые она вводится в зацепление с солнечной шестерней. В такой конструкции характеристики «естественного» трения могут меняться в зависимости от условий движения.

Последний тип – Т3. Конструктивно он во многом схож с версией Т2 (параллельное расположение сателлитов с винтовыми зубьями, косозубые полуосевые шестеренки), но компоновку его несколько пересмотрели и использовали в его конструкции планетарную структуру. Это позволило не только уменьшить габаритные параметры узла, а и обеспечить возможность задавать соотношение распределения момента по осям. Из-за этой особенности Torsen Т3 применяется только в качестве межосевого дифференциала, в то время Т1 и Т2 как между осями, так и в качестве межколесного дифференциала.

Положительные и отрицательные качества

Torsen является одним из лучших вариантов самоблокирующихся дифференциалов и обусловлено это такими его достоинствами:

  • Работа в полностью автоматическом режиме без стороннего вмешательства (нет ни ручных, ни электронных механизмов управления);
  • Мгновенная скорость срабатывания блокировки;
  • Бесшумность;
  • Возможность использования как между осями, так и между колесами;
  • Плавность функционирования;
  • Обслуживание уза сводится только к своевременной замене смазки.

Но вместе с тем, недостатков у этого узла тоже немало. Весь принцип работы Torsen построен на возникающей силе трения в червячных передачах при определенных условиях. А это приводит к снижению общего КПД узла и ускоренному износу рабочих элементов.

Еще одно слабое место, которое имеют все червячные дифференциалы – это диагональное вывешивание, при нем они становятся абсолютно беспомощны.

К тому же, Torsen – узел дорогостоящий из-за сложности изготовления и потребности в использовании высокопрочных материалов.

Устройство и принцип работы дифференциала Torsen

Дифференциал Торсен (Torsen) – это разновидность самоблокирующегося червячного дифференциала повышенного трения. Как и любой другой дифференциал, он предназначен для распределения крутящего момента между ведущими колесами либо между ведущими мостами. Название механизма происходит от словосочетания Torque Sensing, что переводится как «чувствительный к крутящему моменту». Рассмотрим принцип работы, основные компоненты, а также плюсы и минусы данного устройства трансмиссии разных поколений.

Принцип работы

Торсен является червячным самоблокирующимся дифференциалом. Это означает, что автоматическая блокировка дифференциала происходит при разности крутящих моментов на корпусе механического устройства и его на приводном вале. Сам дифференциал состоит из ведомых и ведущих червячных шестерен, которые называют «полуосевыми» и «сателлитами» соответственно. Червячная шестерня имеет одну особенность: она не вращается от других шестерен, однако сама может приводить во вращение другие шестерни. Это свойство (расклинивание) позволяет частично блокировать дифференциал.

Если колеса автомобиля имеют хорошее сцепление с дорожным покрытием и движутся плавно, то крутящий момент между осями распределяется в равных отношениях. При резком увеличении крутящего момента ведущие червячные шестерни пытаются начать движение в противоположную сторону. Ведомые шестерни перегружаются, блокируются выходные валы, а лишний крутящий момент от двигателя машины передается на другую ось.

Межколесный самоблокирующийся червячный дифференциал включается в работу при проскальзывании одного из колес. При пробуксовке падает крутящий момент на одном колесе, Торсен блокируется и передает крутящий момент от двигателя машины на другое колесо. Блокировка буксующего колеса при этом является частичной, а степень блокировки зависит от того, насколько сильно уменьшилась величина крутящего момента.

Самоблокирующийся дифференциал Torsen может максимально перераспределить крутящий момент до соотношения 7:1 (86%:14%).

Устройство и основные компоненты

Рассмотрим, из каких основных элементов состоит Торсен:

  • Корпус (другое название: «чашка дифференциала»). Он передает крутящий момент от главной передачи на полуосевые шестерни через сателлиты. На нем крепится ведомая шестерня главной передачи. Внутри чашки дифференциала имеются оси, на которых установлены сателлиты.
  • Правая и левая полуосевые шестерни (другое название: «солнечные шестерни»). Они передают крутящий момент на оси/полуоси через шлицевое соединение.
  • Сателлиты правой и левой полуосевых шестерен. Соединяют чашку дифференциала и полуосевые шестерни. Торсен имеет в своей конструкции четыре сателлита.
  • Выходные валы.

Схема дифференциала Torsen в трансмиссии автомобиля Audi Quattro

Отметим, что данная разновидность самоблокирующегося дифференциала обладает наиболее совершенной конструкцией.

Читать еще:  Как выбрать машину с пробегом на что обратить внимание

Поколения дифференциала Torsen

Самоблокирующийся дифференциал Torsen имеет три поколения:

  • T-1 – первое поколение самоблокирующегося устройства распределения крутящего момента. В нем в качестве червячных пар выступают сателлиты и шестерни ведущих полуосей. Сателлиты полуосей связаны прямозубым зацеплением. Оси сателлитов перпендикулярны полуосям. Межколесный дифференциал Торсен первого поколения позволяет колесам автомобиля вращаться с различной скоростью. При проскальзывании колеса механизм пытается передать большую часть мощности двигателя автомобиля на другую полуось, после чего червячная пара этой полуоси расклинивается. При этом сила трения, которая возникает в червячном зацеплении из-за разности величин крутящих моментов на колесах, блокирует дифференциал. Первое поколение дифференциала Torsen самое мощное из всех конструкций в своем классе.
  • T-2 – второе поколение устройства. Главные отличия от первого поколения: оси сателлитов здесь расположены вдоль полуосей; сами сателлиты расположены в специальных карманах корпуса дифференциала; участвующие в процессе блокировки механизма при расклинивании шестерни парных сателлитов – косозубые.
  • T-3 – третье поколение дифференциала. Имеет планетарную конструкцию. Третье поколение Торсен используется, в основном, в качестве межосевого дифференциала на автомобилях, имеющих полный привод. Механизм имеет компактные габариты в связи с тем, что ведущая шестерня и оси сателлитов расположены в конструкции параллельно.

Преимущества и недостатки

Начнем с достоинств дифференциала Torsen:

  • высокая точность работы;
  • плавность работы;
  • низкий уровень шума при работе;
  • распределение мощности двигателя автомобиля между колесами или ведущими мостами происходит автоматически и не требует участия водителя;
  • мгновенное перераспределение крутящего момента не влияет на процесс торможения;
  • при корректной эксплуатации практически не нуждается в обслуживании (необходимы лишь контроль уровня трансмиссионного масла и его своевременная замена).

Недостатки дифференциала Торсен:

  • высокая стоимость из-за сложности изготовления и сборки механизма;
  • увеличение расхода топлива из-за потерь на трение элементов механического устройства;
  • сравнительно низкий КПД;
  • предрасположенность к заклиниванию;
  • высокий износ нагруженных элементов;
  • механизм требует особые смазочные материалы из-за значительного тепловыделения при работе;
  • ускоренный износ деталей при использовании колес одной оси с разными характеристиками (например, при установке запасного колеса, отличающегося от установленных колес).

Применение

Самоблокирующийся дифференциал Torsen используют как в качестве межколесных, так и в качестве межосевых устройств распределения крутящего момента. Широкую известность получил дифференциал Torsen Audi Quattro. В современных полноприводных автомобилях данное механическое устройство устанавливается довольно часто. Отметим, что межосевой дифференциал Torsen используется практически на всех автомобилях Hummer.

Популярность устройства распределения крутящего момента Торсен обусловлена отсутствием связи с какой-либо электроникой или муфтами. Данный элемент трансмиссии – это сравнительно простой механизм, отличающийся мгновенным срабатыванием и отсутствием негативного влияния на процесс торможения. Именно поэтому дифференциал данного типа используют в своих автомобилях ведущие автопроизводители.

Дифференциал Torsen: устройство,виды и принцип работы

Дифференциал Торсен (Torsen) – это разновидность самоблокирующегося червячного дифференциала повышенного трения. Как и любой другой дифференциал, он предназначен для распределения крутящего момента между ведущими колесами либо между ведущими мостами. Название механизма происходит от словосочетания Torque Sensing, что переводится как «чувствительный к крутящему моменту». Рассмотрим принцип работы, основные компоненты, а также плюсы и минусы данного устройства трансмиссии разных поколений.

Назначение

Итак, для чего нужен данный механизм? Самый простой дифференциал способен распределять мощность или крутящий момент между двух колес одинаково, равномерно. Если одно колесо буксует и не может зацепиться за дорожное полотно, то крутящий момент на втором колесе будет равным нулю. Усовершенствованные модели, а подавляющее их большинство – это дифференциалы с механизмом самоблока, оснащены системой, блокирующей вывешенную полуось.

Тогда крутящий момент распределяется так, чтобы максимальная мощность была на колесе, которое сохранило хорошее сцепление с дорогой. Дифференциал “Торсен” – это наиболее оптимальное решение для полноприводного автомобиля, эксплуатируемого по большей части в тяжелых условиях. “Торсен” – это не фамилия разработчика, а аббревиатура. Это означает чувствительность к вращательному моменту или Torque Sensing.

Основные составные элементы узла — устройство

Torsen состоит из тех же составных элементов, что и любой планетарный узел, и включает в себя:

  • корпус (чашка);
  • червячные шестеренки;
  • сателлиты.

Общая концепция Torsen тоже не отличается от обычного дифференциала. Корпус узла жестко закреплен на ведущем элементе трансмиссии. Внутри этой чашки располагаются сателлиты, закрепленные на осях, и имеющие зубчатое зацепление с полуосевыми шестеренками, посаженными на валы, которым передается вращение.

Теперь об особенностях Torsen. Зубья полуосевой шестеренки – винтовые, то есть этот элемент выступает в качестве червяка (ведущего элемента передачи).

Сателлиты в Torsen представлены в виде пар косозубых шестеренок. Один элемент такой пары формирует со своей ведущей шестерней (полуосевой) червячную пару. При этом пара сателлитных шестерен также взаимодействует и между собой посредством прямозубого зацепления. Всего в конструкции дифференциала используется три сателлита, каждый из которых состоит из двух шестеренок.

Устройство Torsen T1

КАК РАБОТАЕТ ДИФФЕРЕНЦИАЛ ТОРСЕН

Чаще всего такая система выпускается на полноприводных автомобилях, где распределение может осуществляться непосредственно на каждое колесо или ось. Однако не редкостью является и наличие самоблокирующегося дифференциала на передний привод Торсен или даже на переднеприводные автомобили отечественного производства.

Принцип работы устройства заключается в передаче от трансмиссии высвободившегося крутящего момента на определенную ось или колесо в различных пропорциях. Такое отношение на первых сериях составляло 50 на 50, то есть 1 к 1. В современных устройствах такое отношение может составлять 7 к 1, что позволяет передавать практически весь момент на единственное колесо со сцеплением с дорогой.

Во время проскальзывания колеса червячная шестерня блокируется, тем самым останавливая свое движение – дифференциал включается в работу. Затем в результате расклинивания передается на ось, которая задействована в работе.

Посредством передачи момента, мощность «перебрасывается» на отдельный участок, что позволяет эффективно справиться с управлением и преодолеть затрудненный участок пути или же выйти из сложного ледяного или снежного заноса.

Дифференциал Торсен на ВАЗ также имеет место на отечественном рынке. Он устанавливается как на заднеприводные модели, так и на переднеприводные лады для улучшения характеристик проходимости. Сделать из легковушки внедорожник он не сможет, однако в сочетании с неплохим дорожным просветом и приемлемой геометрической проходимостью делает данные модели гораздо более приспособленными к ухудшенным дорожным условиям.

ВИДЫ САМОБЛОКИРУЮЩЕГОСЯ ДИФФЕРЕНЦИАЛА ТОРСЕН

Существует единственная классификация данных изделий в зависимости от поколения и времени выпуска:

  1. Первое поколение, именуемое Т1 , в своей конструкции имеет косозубое крепление полуосей к осям. Эта особенность позволяет при помощи распределения момента вращать колеса с различной скоростью, повышая эффективность движения. Также в данном устройстве оси сателлитов (ведущих шестерен) будут расположены перпендикулярно полуосям. Такая конструкция довольно эффективна, а при этом такая схема отличается большой выносливостью, так как имеет простую конструкцию.
  2. Второе поколение с индексом Т2 отличается продольным расположением осей, а также расположение ведущих шестерен – они находятся в специальных карманах корпуса, что по заявлениям производителей уменьшает общее трение и износ данных деталей на автомобилях с дифференциалом torsen.
  3. Третье самое современное поколение устройства с индексом Т3 отличается наличием принципиально новой компоновки для данных устройств – планетарного типа. Ввиду наличия такой системы удалось уменьшить общие габаритные показатели агрегата, стало возможным устанавливать на небольшие автомобили. Расположение оси и сателлитов здесь параллельное. В целом такое расположение не отразилось на общей надежности системы при правильной ее эксплуатации.

Преимущества и недостатки

Начнем с достоинств дифференциала Torsen: высокая точность работы; плавность работы; низкий уровень шума при работе; распределение мощности двигателя автомобиля между колесами или ведущими мостами происходит автоматически и не требует участия водителя; мгновенное перераспределение крутящего момента не влияет на процесс торможения; при корректной эксплуатации практически не нуждается в обслуживании (необходимы лишь контроль уровня трансмиссионного масла и его своевременная замена).

Недостатки дифференциала Торсен: высокая стоимость из-за сложности изготовления и сборки механизма; увеличение расхода топлива из-за потерь на трение элементов механического устройства; сравнительно низкий КПД; предрасположенность к заклиниванию; высокий износ нагруженных элементов; механизм требует особые смазочные материалы из-за значительного тепловыделения при работе; ускоренный износ деталей при использовании колес одной оси с разными характеристиками (например, при установке запасного колеса, отличающегося от установленных колес).

Применение

Применяют узел в качестве межколесного и межосевого механизма для перераспределения крутящего момента. Агрегат такого плана устанавливается на многие иномарки, но самую широкую известность он получил на Audi Quatro. Производители полноприводных авто очень часто отдают предпочтение именно данной конструкции. Дифференциал “Торсен” на ВАЗ устанавливают за сравнительную простоту и мгновенную работу.

БЛОКИРОВКА ДИФФЕРЕНЦИАЛА ТОРСЕН

Блокирование дифференциала происходит при возникновении нештатной ситуации, например, проскальзывание колес или оси, потеря сцепления. В данном процессе происходит передача избыточного неиспользованного крутящего момента с оси, потерявшей связь с дорожным покрытием, на рабочую ось, тем самым повышается сцепление с отдельным участком дороги, что позволяет эффективно выйти из трудной дорожной ситуации.

НА КАКИХ МАШИНАХ СТОИТ ДИФФЕРЕНЦИАЛ ТОРСЕН

Благодаря наличию неоспоримых преимуществ, такая система получила большое распространение среди ведущих автомобильных производителей, к которым относятся – Хонда, Тойота, Субару, Ауди, Альфа Ромео. Чаще всего такая конструкция ставится на полноприводные экземпляры, а также на спортивные версии легковых машин. Знаменитая система Quattro основана на использовании именно дифференциала Торсен Ауди.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В итоге принцип работы дифференциала Торсен позволяет данной системе оставаться эффективным помощником любого водителя, вне зависимости от его стажа, навыков и умений при возникновении затруднительной или опасной ситуации на дороге. Наличие электронного блока управления позволяет повысить общий КПД изделия и не вовлекать в работу самого владельца.

Что выбрать: гидроусилитель или электроусилитель руля?

Датчик дроссельной заслонки: предназначение,типы,виды,неисправности,фото

Датчик холостого хода: принцип действия,устройство,виды,фото,назначение

Автомобильные стекла: что это такое и какие виды бывают?

Центральный дифференциал повышенного трения Torsen

С ростом популярности кроссоверов с полным приводом, а также автомобилей с высокой проходимостью, большое распространение получили различные системы блокировки дифференциала. К таким относится система Торсен. Знать принцип работы дифференциала Торсен для автовладельца также необходимо, как и общее устройство своего авто.

Читать еще:  Новый мерседес бенц s класс

Устройство дифференциала Торсен

Данный механизм был запатентован в конце 1950-х годов в США и дал название одноименной компании. Самоблокирующийся дифференциал представляет собой устройство, внедренное в систему автомобиля, которое предает крутящий момент на приводы машины. Это необходимо для перераспределения мощности с трансмиссии и с двигателя на колеса для улучшения проходимости. Также его называют дифференциал повышенного трения torsen. Оно получило широкое применение на автомобилях с полным приводом и служит для блокировки мощности колеса при его проскальзывании и передаче его на рабочий привод. Такой эффект позволяет авто без усилий преодолеть дорожные препятствия в условиях непогоды или при экстремальных дорожных условиях в сравнении с обычными транспортными средствами. Типовые ситуации, в которых происходит применение данной системы следующие:

  1. Зимние погодные условия, когда колеса могут потерять сцепление с дорогой. Эта ситуация грозит ДТП, заносом и потерей общего управления. В таком случае крутящий момент от потерявшего сцепления агрегата перераспределяется на действующие оси – авто не теряет управляемость, что, соответственно, не приводит к потере контроля над машиной.
  2. Экстремальные природные условия – грязь, топи и иные типы покрытия, в которых может происходить пробуксовка. В такой ситуации блокиратор позволяет хоть и с трудом, но выбраться машине, также перераспределяя момент на колесах в различных пропорциях. Часто дифференциал торсен для УАЗ служит именно таким задачам.

К конструктивным особенностям межосевого дифференциала Торсен относятся:

  1. В сравнении с конкурентами, которые в большинстве своем имеют в своей основе конические шестерни, в данной схеме присутствуют червячные. Наличие шестерен данной формы позволяет повысить КПД изделия в сравнении с конкурентами, а также перераспределять крутящий момент между колесами и осями в более широком диапазоне.
  2. Наличие полуосевых шестерен также способствует увеличению эффективности на трении, что позволяет практически моментально при потере крутящего момента на колесе (потеря связи с покрытием – проскальзывание) передать его на рабочую деталь, тем самым повысив тягу на отдельном участке машины.
  3. Корпус устройства служит не только для защиты от механического воздействия (так как данная деталь крепится на днище автомобиля), но и содержит все составные части.
  4. Сателлиты – ведущие червячные шестерни в процессе работы выполняют функцию расклинивания, так как в силу особенностей конструкции червячная шестерня может приводить в действие иные элементы, но в момент блокировки находится в неподвижном состоянии.

Также за время своего существования данное изделие пережило выпуск 3 поколений. Текущее семейство устанавливают на многие современные модели.

Как работает дифференциал Торсен

Чаще всего такая система выпускается на полноприводных автомобилях, где распределение может осуществляться непосредственно на каждое колесо или ось. Однако не редкостью является и наличие самоблокирующегося дифференциала на передний привод Торсен или даже на переднеприводные автомобили отечественного производства.

Принцип работы устройства заключается в передаче от трансмиссии высвободившегося крутящего момента на определенную ось или колесо в различных пропорциях. Такое отношение на первых сериях составляло 50 на 50, то есть 1 к 1. В современных устройствах такое отношение может составлять 7 к 1, что позволяет передавать практически весь момент на единственное колесо со сцеплением с дорогой.

Во время проскальзывания колеса червячная шестерня блокируется, тем самым останавливая свое движение – дифференциал включается в работу. Затем в результате расклинивания передается на ось, которая задействована в работе.

Посредством передачи момента, мощность «перебрасывается» на отдельный участок, что позволяет эффективно справиться с управлением и преодолеть затрудненный участок пути или же выйти из сложного ледяного или снежного заноса.

Дифференциал Торсен на ВАЗ также имеет место на отечественном рынке. Он устанавливается как на заднеприводные модели, так и на переднеприводные лады для улучшения характеристик проходимости. Сделать из легковушки внедорожник он не сможет, однако в сочетании с неплохим дорожным просветом и приемлемой геометрической проходимостью делает данные модели гораздо более приспособленными к ухудшенным дорожным условиям.

Виды самоблокирующегося дифференциала Торсен

Существует единственная классификация данных изделий в зависимости от поколения и времени выпуска:

  1. Первое поколение, именуемое Т1 , в своей конструкции имеет косозубое крепление полуосей к осям. Эта особенность позволяет при помощи распределения момента вращать колеса с различной скоростью, повышая эффективность движения. Также в данном устройстве оси сателлитов (ведущих шестерен) будут расположены перпендикулярно полуосям. Такая конструкция довольно эффективна, а при этом такая схема отличается большой выносливостью, так как имеет простую конструкцию.
  2. Второе поколение с индексом Т2 отличается продольным расположением осей, а также расположение ведущих шестерен – они находятся в специальных карманах корпуса, что по заявлениям производителей уменьшает общее трение и износ данных деталей на автомобилях с дифференциалом torsen.
  3. Третье самое современное поколение устройства с индексом Т3 отличается наличием принципиально новой компоновки для данных устройств – планетарного типа. Ввиду наличия такой системы удалось уменьшить общие габаритные показатели агрегата, стало возможным устанавливать на небольшие автомобили. Расположение оси и сателлитов здесь параллельное. В целом такое расположение не отразилось на общей надежности системы при правильной ее эксплуатации.

Достоинства и недостатки

Как и любое сложное устройство, такие системы имеют как свои достоинства, так и недостатки. К явным плюсам относятся:

  • низкая вибронагруженность и отсутствие сильного шума в работе, благодаря наличию червячных шестерен наличие паразитных шумов сведено к минимуму;
  • отсутствие постоянной профилактики и устранения недостатков при адекватном использовании;
  • быстрый процесс распределения момента, который занимает не более десятых долей секунды, что позволяет эффективно и быстро избежать опасной ситуации;
  • при наличии электронного блока управления в современных моделях работа системы не требует вмешательства и участия водителя.

К некоторым недостаткам агрегата можно отнести:

  • возможность заклинивания при неправильной эксплуатации или перегреве;
  • потеря эффективности на трении в процессе работы, а также при использовании разноразмерных колес;
  • при профилактике система требовательна к качеству смазочных материалов;
  • общее увеличение расхода автомобиля из-за применения такой системы составляет порядка 10-13%, при этом этот эффект является лишь ее особенностью и устранить его не представляется возможным.

Блокировка дифференциала Торсен

Блокирование дифференциала происходит при возникновении нештатной ситуации, например, проскальзывание колес или оси, потеря сцепления. В данном процессе происходит передача избыточного неиспользованного крутящего момента с оси, потерявшей связь с дорожным покрытием, на рабочую ось, тем самым повышается сцепление с отдельным участком дороги, что позволяет эффективно выйти из трудной дорожной ситуации.

На каких машинах стоит дифференциал Торсен

Благодаря наличию неоспоримых преимуществ, такая система получила большое распространение среди ведущих автомобильных производителей, к которым относятся – Хонда, Тойота, Субару, Ауди, Альфа Ромео. Чаще всего такая конструкция ставится на полноприводные экземпляры, а также на спортивные версии легковых машин. Знаменитая система Quattro основана на использовании именно дифференциала Торсен Ауди.

Заключение

В итоге принцип работы дифференциала Торсен позволяет данной системе оставаться эффективным помощником любого водителя, вне зависимости от его стажа, навыков и умений при возникновении затруднительной или опасной ситуации на дороге. Наличие электронного блока управления позволяет повысить общий КПД изделия и не вовлекать в работу самого владельца.

Типы устройства полного привода

Все про полный привод, его разновидности и принцип работы: часть 1, часть 2, часть 3. На сегодняшний день в автомобильном мире представлено три типа устройства полного привода:

1. Классическая трансмиссия с полным приводом (обозначается термином full-time), в которой имеется три дифференциала. Это обуславливает наличие у такого автомобиля полного привода на все колеса в любом режиме его движения. Но, как было уже сказано выше, при потере сцепления с дорогой хотя бы одного из колес такой автомобиль будет стоять на месте. То есть в таком автомобиле наличие частичной или полной блокировки дифференциала обязательно. На сегодняшний день самым популярным решением на традиционных внедорожниках является жесткая механическая блокировка межосевого дифференциала. При этом момент распределяется по осям в пропорциях 50 на 50. Благодаря этому автомобиль становится более проходимым, но не способным ездить по дорогам с твердым покрытием со скоростью более 30-40 км/ч (более высокая скорость движения пагубно скажется на дифференциалах и может привести к их поломке). В качестве опции на внедорожных моделях может быть предусмотрена возможность дополнительной блокировки заднего дифференциала.

2. Вместе с тем, возникло такое направление, как механически подключаемый полный привод – part-time. В его схеме совсем нет межосевого дифференциала, вместо которого присутствует специальный механизм, подключающий вторую ось. Такой тип трансмиссии используется обычно на пикапах и внедорожниках невысокой ценовой категории. На твердом дорожном покрытии такая машина может ездить только с использованием привода одной оси (в большинстве случаев задней). А чтобы преодолеть участки бездорожья, водителю необходимо вручную подключать полный привод, жестко блокируя между собой переднюю и заднюю оси. В итоге получается, что момент поступает на обе оси сразу. Однако ведь свободные дифференциалы на осях продолжают оставаться, поэтому автомобиль может не поехать в случае вывешивания колес по диагонали. Эта проблема решаема: стоит только заблокировать один из межколесных дифференциалов – обычно в первую очередь задний. Именно поэтому в некоторых моделях есть на задней оси самоблокирующийся дифференциал.

3. Полный привод, подключаемый автоматически. На сегодняшний день это самое популярное и универсальное решение. Обозначается он чаще всего AWD (A-AWD) – automatic all-wheel drive. Конструкция такой системы очень похожа на part-time, где нет межосевого дифференциала, но для того, чтобы подключить вторую ось, предназначена электромагнитная или гидравлическая муфта. Блокируется муфта с помощью электроники, а используется для этого два механизма функционирования – реактивный и превентивный, о которых пойдет речь немного ниже.

Читать еще:  Обновленный киа соренто прайм 2018

Необходимо хорошо понимать, что для получения максимального эффекта от работы полного привода (причем от любого – и full-time, и awd) требуется наличие переменной блокировки дифференциала между осями, зависящей от условий движения. Это осуществляется различными методами и устройствами. К ним относятся самоблокирующийся шестеренчатый дифференциал, вязкостная муфта, управление блокировкой с помощью электроники.

Самым простым из них является использование вязкостной муфты (дифференциал с ней носит название VLSD (viscous limited-slip differential), однако он малоэффективен. Принцип работы этого простейшего устройства в том, что оно передает вращающий момент с помощью вязкой жидкости. Когда начинает отличаться скорость вращения входного и выходного валов муфты, повышается вязкость жидкости внутри нее, причем вплоть до перехода в твердое состояние. Таким нехитрым образом осуществляется блокирование муфты и равномерное распределение момента между осями. У вязкостной муфты есть недостатки. Во-первых, это ее большая инерционность, что исключает возможность ее использования на бездорожье, ограничивая твердым дорожным полотном. А во-вторых, у нее весьма ограничен срок службы – примерно до пробега автомобилем 100 тысяч километров, после чего вязкостная муфта перестает функционировать, а дифференциал освобождается.
Все же на сегодняшний день такие муфты иногда применяют – для того, чтобы блокировать задний межколесный дифференциал внедорожников или межосевой дифференциал в автомобилях марки Subaru с МКПП. В недалеком прошлом вязкостную муфту применяли для того, чтобы подключать вторую ось в системы автоматически подключаемого полного привода в автомобилях Toyota, однако из-за низкой эффективности от такой практики потом отказались.

Что такое дифференциал Торсен и принцип его работы

Следующий способ переменной блокировки дифференциала – самоблокирующийся шестеренчатый дифференциал. На сегодня известно такое устройство под названием Torsen. Итак, что такое дифференциал Торсен. Принцип его работы – в свойстве червячной передачи заклинивать, когда на осях возникает определенное соотношение величин крутящих моментов.

Такой метод используется на очень многих автомобилях с полным приводом (например, весь модельный ряд полноприводных Ауди), он имеет технически сложное устройство и, соответственно, высокую стоимость. Но вместе с тем, эффективен как на твердых дорогах, так и на бездорожье. Из недостатков стоит отметить то, что когда сопротивление вращению на какой-либо из осей полностью отсутствует, дифференциал разблокирован, поэтому автомобиль не сможет двигаться. Именно в этом и заключается уязвимость автомобилей с дифференциалом Torsen – когда сцепление с дорогой отсутствует на обоих колесах одной оси, с места автомобиль не сдвинется. В связи с этим компания Audi применяет на своих новых моделях дифференциал с коронными шестернями и дополнительными фрикционами.

Электронное управление блокировкой дифференциала включает в себя как обычные способы регулировки положения буксующих колес с помощью тормозной системы автомобиля, так и более сложные устройства электронного управления со степенью блокирования дифференциала, зависящей от обстановки на дороге. Их достоинство – именно в наличии электроники, которая самостоятельно мгновенно определяет нуждаемость каждого колеса автомобиля в крутящем моменте и необходимом его количестве. Для этого предназначено множество датчиков – это и датчик вращения, и акселерометр, который фиксирует продольные и поперечные ускорения автомобиля, и датчики педали газа, а также положения руля. В отличие от таких электронных устройств и вязкостная муфта, и самоблокирующийся дифференциал – это полностью механические устройства, не предполагающие вмешательства в их работу электронной системы.
Стоит отметить, что система, которая имитирует блокирование дифференциала путем использования штатных автомобильных тормозов, чаще всего не так эффективно действует по сравнению с непосредственной блокировкой дифференциала. Обычно такая имитация используется как альтернатива межколесной блокировке. На сегодняшний день ее применяют даже на машинах, имеющих привод на одну ось.
В качестве примера блокировки на электронном управлении можно привести трансмиссию с полным приводом VTD, которая устанавливается на автомобили Subaru с 5-скоростной АКПП. Есть еще такая система, как DCCD, которую используют на модели Subaru Impresa WRX STI и Mitsubishi Lancer Evolition, имеющем активный центральный дифференциал ACD. И эти трансмиссии без преувеличения можно считать самыми совершенными во всем автомобильном мире.

Самоблокирующиеся дифференциалы. Ограниченное проскальзывание. Героторный. вискомуфта, фрикционный, торсен. Виды, типы. Принцип действия, конструкция

Типы и конструкции различных самоблокирующихся дифференциалов. (10+)

Самоблокирующиеся дифференциалы. Типы, виды, конструкция

Материал является пояснением и дополнением к статье:
Трансмиссия. Коробка передач. Дифференциал. Сцепление. Шрус. Раздатка. Независимый привод.
Устройство и принцип действия трансмиссии и ее составляющих

За границей используется термин Limited Slip Differentials (дифференциалы с ограниченным проскальзыванием). Все это одно и то же. Также некоторые изготовители разделяют подтипы 1-way, 1.5-way, 2-way. Деление зависит от вида разреза в камере для оси сателлитов. 1-way означает, что дифференциал будет блокироваться только при ускорении, 2-way и при ускорении и при торможении, а 1.5-way нечто среднее. Дифференциал будет блокироваться как у 2-way, но при замедлении более «мягко».

Существуют еще два подхода – дифференциалы, чувствительные к разнице угловых скоростей (speed sensitive) и дифференциалы, чувствительные к разнице моментов (torque sensitive).

Героторный дифференциал

Дифференциалы, срабатывающие от разницы угловых скоростей, достаточно просты. Первый – это вискомуфта. Принцип ее работы рассмотрен немного ниже. Второй тип (на рисунке) – это вариация вискомуфты, только назвать его можно «дифференциал-насос». Масляный насос крепится соосно на одной из полуосей. Корпус закреплен неподвижно к чаше, а ротор – к полуоси. Когда возникает разность угловых скоростей, насос начинает работать, нагнетать масло в камеру с фрикционами и сжимать диски. Эдакий автоматический саморегулирующийся насос. Называется он героторный. Gerodisk или Hydra-lock.

Дифференциалы, чувствительные к разнице моментов

Следующая группа самоблокирующихся дифференциалов – это дифференциалы, чувствительные к разнице моментов (Torque Sensitive). Кстати, одна из моделей – Торсен – произошла от сокращения именно этой аббревиатуры: TORque SENsitive.

Фрикционный дифференциал

Это классический дифференциал, но с обеих сторон – к полуосям – добавлены группы фрикционных дисков. Его часто называют Friction-Based LSD. Часть жестко связана с корпусом, часть – с полуосью. Они могут просто за счет собственного трения ограничивать в небольшом диапазоне моментов «открытие» дифференциала до обычной работы. Иногда их подпружинивают для лучшего результата.

Это не очень хороший тип дифференциалов. Диапазон работы небольшой. Вызывают дополнительный расход топлива. Срок службы фрикционных дисков сами понимаете, ограничен.

Торсен

Самый интересный и продвинутый тип из этой группы (мы о нем уже упомянули) торсен. Их существует три вида. Основаны они все на способности гипоидной (червячной или винтовой) или косозубой передачи к «расклиниванию».

Первый тип. Производится компанией Zexel Torsen.

Гипоидными парами являются шестерни ведущих полуосей и сателлиты. При этом каждая полуось имеет собственные сателлиты, которые парно связанны с сателлитами противоположной полуоси обычным прямозубым зацеплением. Следует отметить, что ось сателлита перпендикулярна полуоси. При нормальном движении и равенстве передаваемых на полуоси крутящих моментов, гипоидные пары ‘сателлит / ведущая шестерня’ либо остановлены, либо проворачиваются, обеспечивая разницу угловых скоростей полуосей в повороте. Как только одна из полуосей начинает буксовать и крутящий момент на ней падает, гипоидные пары «полуось/сателлит» начинают вращаться и расклиниваться, создавая трение с чашкой дифференциала и друг с другом, что приводит к частичной блокировке дифференциала. За счет момента трения, дифференциал перераспределяет крутящий момент в пользу отстающей полуоси. Данная конструкция работает в самом большом диапазоне распределения крутящего момента – от 2.5/1 до 5.0/1. Диапазон срабатывания регулируется углом наклона зубцов червяка.

Второй тип. Автор – англичанин Rod Quaife

В данном дифференциале используются косозубые шестерни полуосей и винтовые шестерни сателлитов. Оси сателлитов параллельны полуосям. Сателлиты расположены в своеобразных карманах чашки дифференциала. При этом парные сателлиты имеют не прямозубое зацепление, а образуют между собой еще одну гипоидную пару, которая расклиниваясь, так же участвует в процессе блокировки. А вот компания Zexel Torsen в своём дифференциале T-2 предложила немного другую компоновку по сути, того же устройства. Благодаря своей необычной конструкции, парные сателлиты соединены между собой с внешней стороны солнечных шестерней. По сравнению с первым типом, эти дифференциалы имеют меньший коэффициент блокировки, однако они более чувствительны к разнице передаваемого момента и срабатывают раньше (начиная от 1.4/1).

Третий тип. Производится компанией Zexel Torsen (Т-3) и используется в основном для межосевых дифференциалов.

Как и во втором типе, в данном дифференциале используются косозубые шестерни полуосей и винтовые шестерни сателлитов. Оси сателлитов параллельны полуосям. Планетарная структура конструкции позволяет сместить номинальное распределение крутящего момента в пользу одной из осей. Например, используемый на 4Раннере 4-го поколения дифференциал Т-3 имеет номинальное распределение момента 40/60 в пользу задней оси. Соответственно, смещен и весь диапазон работы частичной блокировки: от (передняя ось/задняя ось) 53/47 до 29/71. В целом, смещение номинального распределения момента между осями возможно в диапазоне от 65/35 до 35/65. Срабатывание частичной блокировки обеспечивает 20-30% перераспределение передаваемых на полуоси моментов. Так же, подобная структура дифференциала делает его компактным, что в свою очередь, упрощает конструкцию и улучшает компоновку раздаточной коробки.

К сожалению в статьях периодически встречаются ошибки, они исправляются, статьи дополняются, развиваются, готовятся новые. Подпишитесь, на новости, чтобы быть в курсе.

Если что-то непонятно, обязательно спросите!
Задать вопрос. Обсуждение статьи.

Причины возникновения детонации в двигателе. Устранение.
Что такое детонация? Как она возникает, проявляется в двигателе внутреннего сгор.

Ссылка на основную публикацию
×
×
Adblock
detector