Дифференциал torsen – поколения, устройства и принцип работы

Дифференциал «Торсен»: принцип работы

“Торсен” — это одна из разновидностей самоблокирующихся дифференциалов. Такой механизм есть как на отечественных авто, так и на иномарках. Принцип действия дифференциала “Торсен” построен на изменяющемся трении механических частей, которое приводит к распределению вращательного момента между колесной парой.

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.

О истории создания

Впервые дифференциал “Торсен” появился в 1958 году. Разработал конструкцию и принцип действия американский инженер В. Глизман. Патент на серийное производство этого самоблокирующегося механизма получила компания “Торсен”, имя которой и стало названием для устройства.

Устройство

Данный механизм устроен из привычных элементов – устройство аналогично любому планетарному узлу. Можно выделить основные детали – это корпус, червячные шестерни, сателлиты.

Что касается общей концепции, то здесь не очень много отличий, если сравнивать с обыкновенными механизмами. Корпус жестко крепится на ведущем узле трансмиссии. Внутри корпуса установлены сателлиты. Они закреплены на специальных осях. Сателлиты находятся в жестком зацеплении с шестернями полуосей. Шестеренки полуосей закреплены на валы, на которые и передается крутящий момент.

А теперь что касается непосредственно механизма “Торсен”. В данном узле шестерня полуосей имеет винтовые зубья. Это не что иное, как традиционный червячный вал.

Сателлиты представляют собой пару косозубых шестерен. Один элемент этой пары формирует с шестерней полуоси червячную пару. Пара шестеренок-сателлитов может взаимодействовать и между собой за счет прямозубого зацепления. В конструкции имеется целых три сателлита, каждый из которых представляет пару шестерен.

Принцип действия

Давайте посмотрим, как работает дифференциал “Торсен”. Рассмотрим это на примере межколесного узла. Когда пара ведущих колес двигается прямолинейно, то они оба сталкиваются с одинаковым сопротивлением. Поэтому механизм распределяет крутящий момент равномерно между обеими колесами. При движении прямо сателлиты не задействованы, и усилие передается непосредственно от чашки к полуосевым шестерням.

Когда машина входит в поворот, то внутреннее колесо испытывает большее сопротивление и скорость его снижается. Червячная пара внутреннего колеса начинает работать. Шестеренка полуоси вращает сателлитную шестерню. Последняя передает крутящий момент ко второй шестерне полуоси. Тем самым увеличивается усилие на внешнем колесе. Так как разница крутящего момента на двух сторонах невелика, то трение во второй червяной паре тоже невысокое. В данном случае самоблокировки не произойдет. Вот на этом и основан принцип дифференциала “Торсен”.

Когда же одно из ведущих колес автомобиля находится на скользком участке, то его сопротивление снижается. Крутящий момент стремится именно к этому колесу. Полуось раскручивает шестерню сателлита, а она передает крутящий момент ко второму сателлиту. В этом случае будет самоторможение. Шестерня сателлита не способна выступать ведущим элементом и не может вращать полуосевую шестеренку из-за определенных особенностей червячных передач. Поэтому червячная пара заклинивает. А при заклинивании она затормозит вращение второй пары, и вращательный момент на каждой из полуосей выровняется.

Три режима работы

Если рассматривать полностью принцип работы дифференциала “Торсен”, то нужно сказать, что система может работать в трех различных режимах. Конкретный режим зависит от уровня сопротивления на колесе. Когда оно одинаковое, то вращательный момент распределяется равномерно.

Если на одном из колес сопротивление повышается, то в работу включается червячная пара, и тем самым приводится в действия вторая пара, несмотря на небольшое сопротивление на ней. Это ведет к перераспределению момента так, как нужно. В этом случае одно колесо замедлится. Второе станет вращаться быстрее.

Если на одной из шин полностью теряется сопротивление, тогда это будет сопровождаться блокировкой или заклиниванием червячной пары из-за большого трения. Тогда сразу же тормозится вторая пара. Крутящий момент выравнивается. Работа дифференциала “Торсен” в этом режиме схожа с прямолинейным движением.

Три типа “Торсена”

В первом варианте в качестве червячных пар используются шестеренки ведущих полуосей, а также сателлиты. Для каждой полуоси имеются свои сателлиты, соединенные попарно с теми, что на противоположной оси. Соединение это осуществляется при помощи прямозубого зацепления. Оси сателлитов перпендикулярны полуосям. Данный вариант дифференциала “Торсен” признан самым мощным среди всех аналогичных конструкций. Он способен работать в очень широком диапазоне крутящего момента.

Второй вариант отличается тем, что оси сателлитов находятся параллельно к полуосям. Сателлиты в данном случае установлены иначе. Они находятся в специальных посадочных местах чашки. Парные сателлиты соединяются косозубым зацеплением, которое при расклинивании участвует в блокировке.

Третий вариант является единственным среди всей серии, где конструкция планетарная. Он применяется в качестве межосевого дифференциала в полноприводных машинах. Оси сателлитов и ведущие шестеренки здесь тоже параллельны друг другу. За счет этого узел очень компактный. Благодаря конструкции изначально можно распределять нагрузку между двух мостов в соотношении 40:60. Если срабатывает частичная блокировка, то пропорция может отклонятся на 20 %.

Преимущества дифференциалов этой конструкции

Преимуществ у данной конструкции достаточно много. Данный механизм устанавливают за то, что точность его работы чрезвычайно высокая, при этом работает устройство очень плавно и тихо. Мощность распределяется между колесами и мостами автоматически – какое-либо вмешательство водителя не нужно. Перераспределение момента никак не влияет на торможение. Если дифференциал эксплуатируется корректно, то обслуживать его не нужно – от водителя требуется только проверять и периодически менять масло.

Именно поэтому многие водители ставят дифференциал “Торсен” на “Ниву”. Там также применена система постоянного полного привода и никакой электроники, поэтому нередко любители экстрима меняют штатный дифференциал на данный узел.

Недостатки

Есть и минусы. Это высокая цена, ведь внутри конструкция устроена достаточно сложно. Так как дифференциал работает на принципе терния, из-за этого повышается расход топлива. При всех преимуществах КПД довольно низкий, если сравнивать с похожими системами другого типа. Механизм имеет высокую предрасположенность к заклиниванию, а износ внутренних элементов довольно интенсивный. Для смазки нужны специальные продукты, так как при работе узла выделяется много тепла. Если на одной оси установлены разные колеса, то детали изнашиваются еще более интенсивно.

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.

fb.ru

принцип работы, на каких машинах стоит, видео

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.

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.

Важно! Также на рынке большое распространение получают электронные устройства принудительной блокировки, которые приводятся в действие автоматически. Это продукция последних поколений, которая не требует вмешательства водителя, а посредством электронного блока управления самостоятельно перераспределяет крутящий момент в определенном соотношении.

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.

Важно! Различные автопроизводители используют разные поколения системы в зависимости от целей и задач, которые ставят перед машиной. Поэтому перед приобретением необходимо узнать, какая именно система стоит на конкретной модели, а также каковы правила 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.

mashintop.ru

Дифференциал «Торсен»: принцип работы

“Торсен” — это одна из разновидностей самоблокирующихся дифференциалов. Такой механизм есть как на отечественных авто, так и на иномарках. Принцип действия дифференциала “Торсен” построен на изменяющемся трении механических частей, которое приводит к распределению вращательного момента между колесной парой.

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.

О истории создания

Впервые дифференциал “Торсен” появился в 1958 году. Разработал конструкцию и принцип действия американский инженер В. Глизман. Патент на серийное производство этого самоблокирующегося механизма получила компания “Торсен”, имя которой и стало названием для устройства.

Устройство

Данный механизм устроен из привычных элементов – устройство аналогично любому планетарному узлу. Можно выделить основные детали – это корпус, червячные шестерни, сателлиты.

Что касается общей концепции, то здесь не очень много отличий, если сравнивать с обыкновенными механизмами. Корпус жестко крепится на ведущем узле трансмиссии. Внутри корпуса установлены сателлиты. Они закреплены на специальных осях. Сателлиты находятся в жестком зацеплении с шестернями полуосей. Шестеренки полуосей закреплены на валы, на которые и передается крутящий момент.

А теперь что касается непосредственно механизма “Торсен”. В данном узле шестерня полуосей имеет винтовые зубья. Это не что иное, как традиционный червячный вал.

Сателлиты представляют собой пару косозубых шестерен. Один элемент этой пары формирует с шестерней полуоси червячную пару. Пара шестеренок-сателлитов может взаимодействовать и между собой за счет прямозубого зацепления. В конструкции имеется целых три сателлита, каждый из которых представляет пару шестерен.

Принцип действия

Давайте посмотрим, как работает дифференциал “Торсен”. Рассмотрим это на примере межколесного узла. Когда пара ведущих колес двигается прямолинейно, то они оба сталкиваются с одинаковым сопротивлением. Поэтому механизм распределяет крутящий момент равномерно между обеими колесами. При движении прямо сателлиты не задействованы, и усилие передается непосредственно от чашки к полуосевым шестерням.

Когда машина входит в поворот, то внутреннее колесо испытывает большее сопротивление и скорость его снижается. Червячная пара внутреннего колеса начинает работать. Шестеренка полуоси вращает сателлитную шестерню. Последняя передает крутящий момент ко второй шестерне полуоси. Тем самым увеличивается усилие на внешнем колесе. Так как разница крутящего момента на двух сторонах невелика, то трение во второй червяной паре тоже невысокое. В данном случае самоблокировки не произойдет. Вот на этом и основан принцип дифференциала “Торсен”.

Когда же одно из ведущих колес автомобиля находится на скользком участке, то его сопротивление снижается. Крутящий момент стремится именно к этому колесу. Полуось раскручивает шестерню сателлита, а она передает крутящий момент ко второму сателлиту. В этом случае будет самоторможение. Шестерня сателлита не способна выступать ведущим элементом и не может вращать полуосевую шестеренку из-за определенных особенностей червячных передач. Поэтому червячная пара заклинивает. А при заклинивании она затормозит вращение второй пары, и вращательный момент на каждой из полуосей выровняется.

Три режима работы

Если рассматривать полностью принцип работы дифференциала “Торсен”, то нужно сказать, что система может работать в трех различных режимах. Конкретный режим зависит от уровня сопротивления на колесе. Когда оно одинаковое, то вращательный момент распределяется равномерно.

Если на одном из колес сопротивление повышается, то в работу включается червячная пара, и тем самым приводится в действия вторая пара, несмотря на небольшое сопротивление на ней. Это ведет к перераспределению момента так, как нужно. В этом случае одно колесо замедлится. Второе станет вращаться быстрее.

Если на одной из шин полностью теряется сопротивление, тогда это будет сопровождаться блокировкой или заклиниванием червячной пары из-за большого трения. Тогда сразу же тормозится вторая пара. Крутящий момент выравнивается. Работа дифференциала “Торсен” в этом режиме схожа с прямолинейным движением.

Три типа “Торсена”

В первом варианте в качестве червячных пар используются шестеренки ведущих полуосей, а также сателлиты. Для каждой полуоси имеются свои сателлиты, соединенные попарно с теми, что на противоположной оси. Соединение это осуществляется при помощи прямозубого зацепления. Оси сателлитов перпендикулярны полуосям. Данный вариант дифференциала “Торсен” признан самым мощным среди всех аналогичных конструкций. Он способен работать в очень широком диапазоне крутящего момента.

Второй вариант отличается тем, что оси сателлитов находятся параллельно к полуосям. Сателлиты в данном случае установлены иначе. Они находятся в специальных посадочных местах чашки. Парные сателлиты соединяются косозубым зацеплением, которое при расклинивании участвует в блокировке.

Третий вариант является единственным среди всей серии, где конструкция планетарная. Он применяется в качестве межосевого дифференциала в полноприводных машинах. Оси сателлитов и ведущие шестеренки здесь тоже параллельны друг другу. За счет этого узел очень компактный. Благодаря конструкции изначально можно распределять нагрузку между двух мостов в соотношении 40:60. Если срабатывает частичная блокировка, то пропорция может отклонятся на 20 %.

Преимущества дифференциалов этой конструкции

Преимуществ у данной конструкции достаточно много. Данный механизм устанавливают за то, что точность его работы чрезвычайно высокая, при этом работает устройство очень плавно и тихо. Мощность распределяется между колесами и мостами автоматически – какое-либо вмешательство водителя не нужно. Перераспределение момента никак не влияет на торможение. Если дифференциал эксплуатируется корректно, то обслуживать его не нужно – от водителя требуется только проверять и периодически менять масло.

Именно поэтому многие водители ставят дифференциал “Торсен” на “Ниву”. Там также применена система постоянного полного привода и никакой электроники, поэтому нередко любители экстрима меняют штатный дифференциал на данный узел.

Недостатки

Есть и минусы. Это высокая цена, ведь внутри конструкция устроена достаточно сложно. Так как дифференциал работает на принципе терния, из-за этого повышается расход топлива. При всех преимуществах КПД довольно низкий, если сравнивать с похожими системами другого типа. Механизм имеет высокую предрасположенность к заклиниванию, а износ внутренних элементов довольно интенсивный. Для смазки нужны специальные продукты, так как при работе узла выделяется много тепла. Если на одной оси установлены разные колеса, то детали изнашиваются еще более интенсивно.

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.

Автор: Афанасьев Юрий

labuda.blog

Дифференциал Torsen | Полноприводная трансмиссия

Дифференциал Torsen ⭐ (TORque SENsing — чувствующий крутящий момент) представляет собой механический самоблокирующийся дифференциал, в котором используется сложный набор червячных шестерен.

На полый приводной вал 2 корпуса дифференциала передается крутящий момент от коленчатого вала через элементы трансмиссии. На общей оси сателлитов расположены прямозубые шестерни 5 и червячные сателлиты 6.

Рис. Межосевой дифференциал Torsen:
1 – корпус дифференциала; 2 – полый приводной вал корпуса дифференциала; 3 – вал привода передней оси; 4 – вал привода задней оси; 5 – прямозубые шестерни; 6 – червячные сателлиты;  7 – червячная шестерня привода передней оси; 8 – червячная шестерня привода задней оси

Набор шестерен внутри дифференциала состоит из ведомых червячных шестерен привода передней  оси 7, задней 8 и ведущих (сателлитов) червячных шестерен 6. Основной особенностью такой конструкции является то, что червячные шестерни могут приводить во вращение другие шестерни, но са­ми не могут приводиться во вращение. Такая особенность приводит к появлению некоторой степени блокирования дифференциала.

При вращении приводного вала вращается и корпус дифференциала, толкая оси сателлитов. При движении по асфальту дифференциал Torsen распределяет крутящий момент между осями поровну. При низких значениях входного крутящего момента, передаваемого от коленчатого вала (движение по асфальту), шестерни дифференциала вращаются свободно и его действие напоминает работу обычного симметричного дифференциала. Когда входной крутящий момент увеличи­вается (колеса одной оси начинают проскальзывать), набор червячных шестерен нагружается и в определенный момент два выходных вала привода передней и задней оси блокируются. Но стоит только колесам одной оси начать проскальзывать, крутящий момент перебрасывается на ту ось, колеса которой имеют лучшее сцепление с покрытием.

В зависимости от величины передаточного числа и конструкции дифференциала, крутящий момент может распределяться по осям автомобиля в соотношении от 2,5:1 (60 % : 40 %) до 6:1 (84 % : 16 %) или даже до 7:1 (86 % : 14 %), а также распределяться в любых промежуточных значениях.

Дифференциал Torsen имеет линейную характеристику, перераспределение крутящего момента происходит практически мгновенно и он не оказывает влияния на процесс торможения,  в отличие от вязкостной муфты, где на разогрев силиконового вещества и его застывание требуется некоторое время. Эти свойства механизма обусловили его широкое использование в качестве межко­лесных и межосевых дифференциалов автомобилей. Основным недостатком является сложность его изготовления и сборки и, как следствие, высокая стоимость.

Видео: Принцип работы дифференциала Torsen

ustroistvo-avtomobilya.ru

Дифференциал типа Torsen

Дифференциал типа Torsen — разновидность самоблокирующегося дифференциала, работающего на основе изменяющегося трения механических частей, приводящего к перераспределению крутящего момента между колесами.

Трансмиссия

Назначение дифференциала типа Torsen

Дифференциал – устройство, передающее усилие от единственного источника (коробки передач) к двум приводам колес, и при этом обеспечивающее независимость (дифференцирование) вращения этих приводов. В результате колеса одного моста могут вращаться с разными угловыми скоростями при прохождении поворотов, когда внутреннее колесо проходит более короткий путь, чем внешнее. Простейший дифференциал распределяет мощность между колесами равномерно. Соответственно, при пробуксовке одного колеса усилие на втором равно нулю. Более совершенные устройства, подавляющее большинство которых относится к классу самоблокирующихся дифференциалов или дифференциалов повышенного трения  оснащены механизмами, обеспечивающими блокировку «вывешенной» полуоси и перераспределение усилия таким образом, чтобы максимум мощности передавалось на колесо, сохраняющее сцепление с дорогой. 

Дифференциал типа Torsen считается оптимальным решением для полноприводных автомобилей, эксплуатируемых в жестких условиях. Торсен – не фамилия изобретателя, а аббревиатура от «Torque Sensing», то есть «чувствительность к крутящему моменту».

История создания дифференциала типа Torsen

Принципиальная схема дифференциала этого типа Torsen изобретена в 1958 г. американским инженером Верноном Глизманом. Патентом на производство самоблокирующегося механического дифференциала этого типа владеет фирма Torsen, чье имя стало названием типа самоблокирующегося дифференциала.

Устройство и принцип работы дифференциала типа Torsen

Если в классическом дифференциале все приводы конические, то в «торсенах» присутствуют червячные шестерни. За счет механического свойства червячной передачи «расклиниваться» при определенном соотношении крутящих моментов проскальзывающее колесо блокируется, и без применения снижающей общую надежность электроники происходит «перебрасывание» до 83% мощности на рабочее колесо. Таким образом, в отличие от классической конструкции, «Торсен» не уравнивает крутящий момент на колесах, а направляет его на «загруженную» полуось. 

Деление на на три основных типа дифференциалов типа Torsen

В первом (T-1) червячными парами являются шестерни ведущих полуосей и сателлиты. Каждая полуось имеет собственные сателлиты, которые парно связанны с сателлитами противоположной полуоси обычным прямозубым зацеплением. Ось сателлита перпендикулярна полуоси. При повороте полуосевая шестерня, связанная с отстающим колесом, поворачивает входящий с ней в зацепление сателлит, он, в свою очередь, вращает второй сателлит и другую полуосевую шестерню. Такая последовательность дает возможность колесам автомобиля вращаться с разной скоростью. Но при пробуксовке, когда дифференциал пытается отдать большую часть мощности на одну из полуосей, червячную пару этой полуоси начинает расклинивать, и силы трения, возникающие в червячном зацеплении от разности моментов на колесах, осуществляют блокировку дифференциала. Torsen  типа 1 — самая мощная из конструкций в классе, поскольку работает в самом широком диапазоне отношений крутящего момента — от 2.5/1 до 5.0/1.

В дифференциале Torsen T-2 оси сателлитов параллельны полуосям. Сателлиты расположены в специальных карманах чашки дифференциала. Парные сателлиты имеют косозубое зацепление, которое, расклиниваясь, тоже участвует в процессе блокировки.

Torsen тип 3 – единственный в серии, имеющий планетарную конструкцию. Используется главным образом как межосевой дифференциал в автомобилях с полным приводом. Оси сателлитов и ведущей шестерни также параллельны, из-за чего весь узел достаточно компактен. Конструкция Т-3 позволяет изначально перераспределить нагрузку между мостами – обычно 40/60. Срабатывание частичной блокировки происходит при отклонении от этой пропорции на 20-30%.

Плюсы и минусы дифференциала типа Torsen

Среди основных недостатков дифференциалов повышенного трения, к которым относится  Torsen,  следует назвать сравнительно низкий КПД и повышенный расход топлива из-за больших потерь на трение, а также высокий износ нагруженных деталей и предрасположенность к заклиниванию. Кроме того, значительное тепловыделение дифференциалов этого типа требует специальных мер по его охлаждению и особых смазочных материалов. К достоинствам «торсенов» стоит отнести плавность и высокую точность работы, а также сравнительно низкий уровень шума. И, конечно же, то, что борьба с дорожными неурядицами не требует от водителя каких-либо особых телодвижений – распределение мощности двигателя между колесами происходит автоматически.

Дифференциалы Torsen, как правило, при правильной эксплуатации не нуждаются в обслуживании. Для их надежной работы достаточно регулярно менять трансмиссионное масло и контролировать его уровень. При появлении признаков износа (чаще всего это характерный шум редуктора) лучше заменить узел целиком, так как «любительская» замена отдельных деталей может спровоцировать выход из строя всей трансмиссии. Также необходимо помнить, что к быстрому износу дифференциала с червячной парой может привести езда при разных характеристиках колес на одной оси — к примеру, использование «нештатного» запасного колеса.

blamper.ru

Как работает дифференциал Torsen | SPEEDME.RU

Дифференциал предназначен для распределения крутящего момента между ведущими колесами либо между ведущими мостами и широко применяется в современных внедорожниках, что повышает их проходимость. Разберемся в его устройстве.

Фото: www.kolesa.ru

Дифференциал Torsen является механическим самоблокирующимся дифференциалом, в котором используется сложный набор червячных шестерен. Само название расшифровывается как TORque SENsing — «чувствующий крутящий момент».

Самоблокировка осуществляется при разности крутящих моментов на корпусе механического устройства и на приводном валу. Его основу составляют ведомые и ведущие червячные шестерни, которые более известны под наименованием «полуосевые» и «сателлитами» соответственно. Червячная передача не вращается от других шестерен, но может при этом сама передавать вращение другим шестерням, что позволяет частично блокировать дифференциал.

Из-за разницы конструкции дифференциала, крутящий момент может распределяться по осям автомобиля в соотношении от 2,5:1 (60 % : 40 %) до 6:1 (84 % : 16 %) или даже до 7:1 (86 % : 14 %).

При хорошем зацепе колес автомобиля с поверхностью и плавном движении крутящий момент распределяется поровну между осями. При скачке крутящего момента ведущие червячные шестерни пытаются начать движение в противоположную сторону. Ведомые шестерни перегружаются, блокируются выходные валы, а излишний крутящий момент от двигателя машины передается на другую ось.

Фото: techautoport.ru

Дифференциал Torsen пережил несколько поколений:

T-1 — первое поколение, в котором в качестве червячных пар выступают сателлиты и шестерни ведущих полуосей. Ведущие шестерни полуосей связаны прямозубым зацеплением. Оси сателлитов перпендикулярны полуосям.

T-2 — второе поколение устройства отличается от первого поколения тем, что 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 и задействовано в большинстве случаев в качестве межосевого дифференциала на машинах с полным приводом. Сам дифференциал вполне компактный ввиду того, что ведущая шестерня и оси сателлитов располагаются в конструкции параллельно.

speedme.ru

Дифференциалы полноприводных автомобилей — Энциклопедия журнала «За рулем»

Межосевой дифференциал может быть сконструирован так, чтобы распределять крутящий момент несимметрично. Если распределение момента по осям неравное, то большая часть момента обычно передается к задним колесам. Это объясняется тем, что при разгоне автомобиля или движении на подъем большая часть массы автомобиля перераспределяется на задние колеса и они могут реализовать больший крутящий момент, чем передние, и, кроме того, уменьшение доли крутящего момента, поступающего к передним колесам, улучшает управляемость автомобиля и меньше подвергает ее влиянию изменения крутящего момента.
Для любого автомобиля с четырьмя ведущими колесами важно обеспечить движение автомобиля в случае, если одно из колес теряет сцепление с дорогой.
Если одно из колес на оси буксует, то дифференциал передает на другое крутящий момент, недостаточный для движения. Если автомобиль имеет привод на четыре колеса и три дифференциала, то достаточно попасть одним колесом на скользкую поверхность, чтобы лишить автомобиль способности тронуться с места. Существуют различные способы борьбы с этим нежелательным свойством.
Один из таких способов—это блокировка дифференциала. При заблокированном дифференциале крутящий момент, подводимый к колесам с лучшим сцеплением, увеличивается. Необходимо учитывать, что, если вся величина крутящего момента передается в одном направлении, карданный вал и полуоси должны быть сделаны более прочными, чтобы исключить возможность их поломки. Внедорожные автомобили, работающие в сложных условиях, могут иметь устройства, блокирующие как межосевой, так и задний межколесный дифференциалы. Блокировка дифференциала передней оси обычно не предусматривается из-за негативного воздействия на управляемость автомобиля.
Другим распространенным способом улучшения характеристик трансмиссий современных полноприводных автомобилей является применение различных устройств повышенного трения, применяющихся в качестве межосевых и задних дифференциалов. Самый простой способ заключается в создании дополнительного трения при проскальзывании деталей в дифференциале. Здесь, однако, требуется ограничить величину проскальзывания таким образом, чтобы оно не оказывало чрезмерного влияния на возможность движения колес автомобиля с небольшой разницей в угловых скоростях при обычном повороте. Таким образом, дифференциалы повышенного трения должны быть такими, чтобы передавать только часть крутящего момента на колесо с хорошим сцеплением.
Следует помнить, что любой дифференциал повышенного трения, независимо от места его расположения (в раздаточной коробке или ведущих мостах) отнимает часть механической энергии переводя ее в тепло, а, значит, увеличивает расход топлива. Повышается также изнашивание шин и трансмиссии в целом. Поэтому простые устройства с фрикционными шайбами или кулачковые дифференциалы устанавливались главным образом на грузовиках повышенной проходимости, то есть там, где обеспечение преодоления бездорожья считается более важной задачей, чем обеспечение экономичности. В раздаточных коробках таких автомобилей часто дифференциал вообще отсутствовал (ГАЗ-66, УАЗ) и оба моста имели жесткую связь между собой. При движении по сухому асфальту во избежание чрезмерного изнашивания шин передний мост отключался, так что полноприводными эти автомобили могли быть только вне дорог или в зимнее время года.
Гораздо лучше, если дифференциал сможет «почувствовать» момент начала проскальзывания колеса и сумеет перераспределить крутящий момент на отстающее колесо. Другими словами, желательно использовать самоблокирующийся дифференциал. В ранее выпускавшихся моделях использовались вязкостные муфты (вискомуфты) и дифференциалы типа Torsen. Иногда применялось их сочетание: вязкостные муфты в качестве межосевых дифференциалов, а Torsen в качестве заднего дифференциала. В настоящее время все большее распространение получают фрикционные муфты с контролируемой степенью блокировки, когда фрикционные диски сжимаются с определенным усилием. Такие муфты могут применяться для управления распределением крутящего момента между передними и задними колесами под электронным контролем. Конструкторы современных полноприводных легковых автомобилей предлагают использовать такие чувствительные устройства, управляющие сцеплением колес с дорогой и поведением автомобиля вместо простой блокировки дифференциалов.

Устройство вязкостной муфты (вискомуфты):
1 — корпус;
2 — вал корпуса;
3, 6 — ведущий и ведомый валы;
4 — диски;
5 — уплотнения

Вязкостная муфта (патент Фергюссона) является наиболее простым и дешевым устройством повышенного трения, и поэтому ее часто применяют в трансмиссиях автомобилей.
Вязкостная муфта состоит из набора близко расположенных друг к другу перфорированных дисков, одна половина которых соединяется с помощью выступов с внутренней ступицей муфты, а вторая наружными выступами с корпусом.
Между дисками находится силиконовая (кремнийорганическая) жидкость высокой вязкости. Валы муфты могут свободно вращаться с небольшой разницей в угловых скоростях, но, если разница в скоростях увеличивается, жидкость внутри муфты начинает действовать как твердое тело и предотвращает чрезмерное проскальзывание дисков. Возникающий блокирующий момент обусловлен свойствами вязкой жидкости. Если в качестве дифференциала использовать такую муфту, она будет перераспределять крутящий момент так, что большая его часть будет поступать на колеса, вращающиеся с меньшей скоростью.
К недостаткам вязкостной муфты следует отнести экспоненциальный закон ее блокировки. Муфта срабатывает с запаздыванием. Неизбежный нагрев жидкости в муфте, который происходит при проскальзывании дисков, приводит к изменению ее характеристик. Существенным недостатком таких устройств является их влияние на процесс торможения, поскольку при резком торможении может произойти одновременное блокирование всех колес автомобиля. При использовании вязкостных муфт в трансмиссиях автомобилей с антиблокировочными тормозными системами приходится применять дополнительные устройства для разблокирования муфт при торможении.

Межосевой дифференциал Torsen:
1, 3 — правая и левая полуосевые шестерни;
2 — корпус дифференциала;
4 — сателлит, связанный с правой полуосевой шестерней;
5, 7 — выходные валы дифференциала;
6 — сателлит, связанный с левой полуосевой шестерней

Дифференциал Torsen (TORque SENsing — чувствующий крутящий момент) представляет собой механический самоблокирующийся дифференциал, в котором используется сложный набор червячных шестерен.
Набор шестерен внутри дифференциала состоит из ведомых (полуосевых) червячных колес и ведущих (сателлитов) червячных шестерен. Основной особенностью такой конструкции является то, что червячные шестерни могут приводить во вращение другие шестерни, но сами не могут приводиться во вращение. Такая особенность приводит к появлению некоторой степени блокирования дифференциала. В зависимости от величины передаточного числа и конструкции дифференциала, крутящий момент может распределяться по осям автомобиля в соотношении от 2,5:1 (70 % : 30 %) до 6:1 (86 % : 14 %) или даже до 7:1 (87.5 % : 12.5 %), а также распределяться в любых промежуточных значениях. При низких значениях входного крутящего момента шестерни дифференциала вращаются свободно и его действие напоминает работу обычного симметричного дифференциала. Когда входной крутящий момент увеличивается, набор червячных шестерен нагружается и в определенный момент два выходных вала блокируются.

Межосевой дифференциал Torsen Audi Quattro:
1 — корпус дифференциала;
2,4 — передняя и задняя шестерни;
3 — червячные сателлиты;
5 — фланец карданной передачи;
6 — ось сателлитов;
7 — прямозубые шестерни;
8 — ведомый вал;
9 — полый ведущий вал;
А — к передней оси;
В — к задней оси

Дифференциал Torsen имеет линейную характеристику, перераспределение крутящего момента происходит практически мгновенно и он не оказывает влияния на процесс торможения. Эти свойства механизма обусловили его широкое использование в качестве межколесных и межосевых дифференциалов автомобилей. Основным недостатком является сложность его изготовления и сборки и, как следствие, высокая стоимость.

Принцип действия активной гидравлической муфты:
1 — выходной вал;
2 — рабочий поршень;
3 — диски;
4 — поршневой насос;
5 — управляющий клапан;
6 — входной вал

Вязкостные муфты и дифференциалы Torsen являются пассивными системами. В последние годы в конструкции трансмиссий современных автомобилей все чаще начинают применять активные устройства, представляющие собой муфты, в которых для блокирования валов используются многодисковые мокрые сцепления.
Для управления многодисковым сцеплением используется давление масла, которое воздействует на поршень, сжимающий диски. Давление масла регулируется с помощью контрольного клапана. Крутящий момент с помощью таких муфт может распределяться как между передней и задней осями автомобиля, так и между колесами одной оси.

Муфта Haldex
Шведская фирма Haldex по своему патенту выпускает муфту с многодисковым мокрым сцеплением, электрическим гидронасосом и гидроаккумулятором.
Электрический насос работает только при движении автомобиля и создает небольшое давление масла, для того чтобы не происходило задержки в срабатывании муфты. Давление на поршень, сжимающий диски сцепления, поступает от гидравлического поршневого насоса, который создает давление, как только возникает различие в угловых скоростях соединенных муфтой валов. Давление, создаваемое насосом, пропорционально разнице в частоте вращения валов. Управляет работой муфты Haldex встроенный в нее электронный блок управления, который связан с другими электронными системами управления автомобилем. Муфта может работать при любых скоростях движения автомобиля как при движении вперед, так и при заднем ходе. Она не влияет на работу антиблокировочной системы (АБС) вследствие очень быстрой активации и деактивации и обеспечивает полностью контролируемое распределение крутящего момента по осям. В настоящее время муфты Haldex устанавливаются в трансмиссиях полноприводных версий автомобилей.

wiki.zr.ru