Торсон привод – Torsen vs. Haldex — DRIVE2

Содержание

поколения, устройства 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.

Принцип работы

Общий вид дифференциала Torsen

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.

Рассмотрим, как работает межосевой червячный 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.

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.

techautoport.ru

Полный привод: Torsen, Haldex и другие страшные слова

Первые полноприводные автомобили появились… Этот вопрос продолжает вызывать споры автоисториков, некоторые из которых называют датой рождения машин 4×4 аж 1900 год! Зато бесспорными остаются другие даты: в 1980 появился Audi quattro, открывший эпоху «легкового» полного привода, а в 1985 — Volkswagen Golf Syncro, заявивший, что дифференциал можно заменить муфтой. Но сначала давайте разберёмся…

…что такое дифференциал?

Межколёсный дифференциал — это устройство, которое делит крутящий момент, подводимый трансмиссией от двигателя, между полуосями левого и правого колеса. При этом оно работает так, что суммарная скорость вращения полуосей постоянна. Таким образом, если одно из колёс начинает вращаться быстрее (что и происходит во время пробуксовки на скользкой поверхности), второе крутится медленнее. Вплоть до полной остановки. Что за бесполезная конструкция?!

На этой схеме наиболее наглядно изображено, как при движении автомобиля все четыре колеса проходят по своим траекториям, отсюда — разные угловые скорости и необходимость для постоянного полного привода иметь три дифференциала — два межколесных и один межосевой. Впрочем, вместо центрального «диффа» можно использовать муфту, что и сделано на большинстве кроссоверов

По идее, вместо отдельных полуосей можно поставить цельную ось — как на телегах или детских игрушках. Но тогда возникает следующее: в повороте внутреннее колесо проходит меньшее расстояние, поэтому колесо внешнее должно вращаться быстрее, иначе из-за «подволакивания» будет страдать устойчивость автомобиля, его управляемость и к тому же активнее стираться внутренняя покрышка.

А теперь давайте посчитаем, сколько нужно дифференциалов для полноприводного автомобиля. Два, по одному на каждую ось? Да, если нужно организовать самый простой полный привод, сделав его подключаемым, когда водитель на бездорожье движением отдельного рычага или поворотом селектора жёстко «подрубает» переднюю (как правило) пару колёс. Такая схема называется «уазовской» (на что газовцы, первыми создавшие отечественную машину 4×4, очень обижаются) или part-time, «временный полный привод».

Классические автомобильные дифференциалы основаны на планетарной передаче: от карданного вала через коническую передачу вращение передаётся на корпус дифференциала, а корпус через независимые друг от друга шестерни (сателлиты) вращает полуоси. Каждая из полуосей может вращаться со своей скоростью, но суммарная скорость вращения постоянна

Но на асфальте такая схема не просто бесполезна, а даже вредна! В повороте передние колёса двигаются по дугам большего радиуса и вращаются быстрее задних — в некоторых случаях тяговый момент может смениться тормозным, передние колёса будут не помогать, а препятствовать движению. Кроме того, возникает так называемая «циркуляция мощности», поднимающая нагрузки на трансмиссию до критических значений. Именно поэтому part-time можно применять только на бездорожье и скользких покрытиях. Где управляемость не слишком важна.

Но лучше иметь… три дифференциала. Два межколёсных «диффа» позволяют каждой паре колёс вращаться со своими скоростями, а один межосевой выполняет данную функцию для обоих мостов. С такой трансмиссией можно ездить по любым дорогам! На просторах бывшего СССР схему принято называть «нивовской», поскольку именно вазовская «Нива» стала одним из первых внедорожников на планете, примеривших full-time, «постоянный полный привод».

Постоянный задний привод и жестко подключаемый «передок» — по схеме part-time устроены многие пикапы и «настоящие проходимцы». Когда под колёсами бездорожье, при подключенном «передке» машина просто хуже слушается руля и «идёт плугом» наружу поворота, а вот на твёрдом покрытии управляемость становится опасной, а трансмиссия испытывает колоссальные нагрузки

Большинство машин «part-time» стали достоянием истории (кроме коммерческой техники, а также ульяновских Patriot и Hunter): зачем возить раздаточную коробку (в которой происходит отбор мощности для «временно подключаемой» оси), второй кардан и вторую главную передачу, если их можно использовать только на бездорожье? Постепенно уходит и казалось бы безупречный full-time…

И вот почему. Да, такой автомобиль отличается не только лучшей проходимостью, но и управляемостью — в поворотах полноприводная машина намного более устойчива. Расплатой же за преимущества служат большие механические потери и, соответственно, повышенный расход топлива, а также более сложная конструкция — «полноприводность» нужно закладывать на стадии проектирования, чтобы найти место для громоздкой «раздатки», внутри которой прячется межосевой «дифф».

Увы, но постоянный полный привод остался дорогой экзотикой… Кстати, любопытный момент: для привода передних колёс не обязательно устанавливать раздаточную коробку, которая бы распределяла крутящий момент по осям. Например, в Audi quattro немцы сделали вторичный вал коробки передач полым и сквозь него пропустили приводной вал передних колёс

А ещё межосевому «диффу» нужна обязательная блокировка. Зачем? Повторим азбучную истину: «благодаря дифференциалу суммарная скорость вращения полуосей постоянна». То есть если полноприводный автомобиль full-time, не имеющий блокировок, всего одним (!) колесом поставить на скользкую поверхность или вывесить, машина встанет как вкопанная, не имея возможности тронуться.

Как выйти из этой ситуации? Проще всего применить «жёсткую» блокировку (технически это делается весьма просто), но тогда снова получится машина, непригодная для эксплуатации на асфальте! Нужен «самоблок» — самостоятельно блокирующийся дифференциал, который бы реагировал, притом по возможности мгновенно, на изменение состояния дорожного покрытия. И такие конструкции не сразу, но появились. Пожалуй, самой знаменитой стал…

…«старик Torsen»

Многие считают, что самоблокирующийся дифференциал Torsen назван по имени изобретателя, однако это — аббревиатура от английского словосочетания torque sensing, «чувствительный к крутящему моменту». Это механическое устройство мгновенно и плавно увеличивает степень блокировки, реагируя на изменение крутящего момента, реализуемого колёсами каждой из осей.

Сегодня применение технически сложного, а потому дорогого «Торсена» считается оправданным только на премиум-моделях. Эту трансмиссию поклонники 4×4 называют «самым настоящим полным приводом», имея на то полное право: в современном автомобиле такой дифференциал остаётся одним из последних узлов, который управляется без вмешательства электроники! Хотя, например, японцы из Mitsubishi и Subaru считают, что отказ от неё — удел ретроградов.

Такова конструкция «интеллектуальной» полноприводной трансмиссии S-AWС. Центральный дифференциал ACD (Active Centre Differential) блокируется встроенной многодисковой муфтой, управляемой электроникой. Передний межколесный дифференциал — с механической блокировкой, а задний «дифф» Super AYC (Active Yaw Control) способен принудительно ускорять вращение одного из колёс

И вот почему. «Самоблок» оперирует только разницей моментов. А если блокировку «центра» возложить на многодисковую муфту, управляемую электроникой… Чтобы перераспределять момент между осями, блок управления муфтой получает данные от датчиков — загибайте пальцы! — вращения колёс, положения руля и педали газа, продольного и поперечного ускорений, а также поворачивающего момента.

На гоночных трассах такие трансмиссии (умному «центру» также помогает не менее умный задний «дифф») позволяют творить чудеса: успешно борясь со сносом, машина буквально «заправляется» внутрь виража — эффект «доворачивания» возникает благодаря своевременному перебрасыванию крутящего момента на заднее внешнее колесо. Увы, но столь совершенной трансмиссией сегодня обладают лишь отдельные машины вроде Subaru Impreza WRX STI, да уходящего Mitsubishi Lancer Evolution X. А вот массовые модели перешли на…

…подключаемый полный привод

Компактные многодисковые муфты можно использовать не только для блокировки дифференциалов, но и заменить ими эти самые дифференциалы! Что позволило создать принципиально новую схему полного привода — автоматически подключаемый. Суть решения такова: полноприводным автомобиль становится только при необходимости, когда возникает пробуксовка, в остальное же время машина сохраняет характеристики и управляемость передне- или заднеприводной.

Volkswagen Golf II Syncro 1985 года — первый автомобиль, примеривший муфту (для начала — вязкостную) вместо дифференциала. Инженеры сразу оценили главную прелесть таких трансмиссий — компактность: можно было брать моноприводную машину и без особых усилий создавать полноприводную версию. На Golf IV уже ставилась куда более совершенная муфта Haldex вместо вязкостной

Поначалу автопроизводители применяли вискомуфты (их же использовали для блокировки дифференциалов). Первые вязкостные муфты срабатывали через 0,2 секунды после начала пробуксовки и были способны «перебрасывать» до 70% крутящего момента. Например, такими характеристиками обладала трансмиссия Volkswagen Golf II Syncro 1985 года.

Суть устройства такова. В корпусе муфты находятся фрикционные диски, залитые вязкой жидкостью под названием силоксан. При пробуксовке одного колеса пакеты дисков поворачиваются относительно друг друга — давление и температура внутри возрастают, вязкость силоксана также возрастает, и вискомуфта тормозит выходную шестерню — проще говоря, при пробуксовке колёса пакеты фрикционов перемешивают силиконовую жидкость настолько, что она густеет. Муфта «замыкается».

Со временем вместо вязкостных муфт стали использовать фрикционные, где пакеты фрикционов сжимались при помощи сервопривода. Самая известная подобная конструкция носит название Haldex по имени шведской фирмы, выпускающей данные узлы. Первые такие муфты были «реактивными» — то есть реагировали на пробуксовку ведущих колёс.

Работали первые «Халдексы» так: от малейшего рассогласования скоростей вращения валов (то есть от минимальной пробуксовки) срабатывал хитрый механизм, благодаря которому поршеньки накачивали масло внутрь цилиндра, где находится исполнительный поршень, сжимающий пакет дисков. Электроника при помощи электромагнитного клапана управляет давлением, таким образом меняя степень блокировки муфты и, соответственно, величину передаваемого момента.

Трансмиссии большинства кроссоверов и полноприводных легковушек устроены следующим образом: в приводе задних колёс установлена многодисковая муфта, управляемая электроникой. Самые современные варианты работают по «следящему» принципу — вторая пара колёс подключается автоматически при малейшем намёке на пробуксовку, а также при старте. Иными словами, муфта срабатывает превентивно

Сейчас «реактивный» принцип действия сменился «превентивным»: муфта блокируется не по факту пробуксовки колёс, а заранее, когда требуется момент на всех колёсах. Каким образом? Всё благодаря датчикам (перечитайте описание трансмиссий Evo и STI), которые поставляют информацию блоку управления, а тот решает, когда и насколько сильно нужно блокировать муфту.

Так что задержки подключения и неоднозначность реакций — в прошлом. Более того, эксперты уверены, что «подключаемый полный привод» (который иногда именуют «полным, с муфтой привода передних/задних колёс») может быть очень азартным и понятным. Одна беда: на тяжёлом бездорожье диски муфты могут проскальзывать даже при полном сжатии, что чревато перегревом. Хотя инженеры научились настолько тщательно прописывать управляющие программы, что и такая опасность скоро сойдёт на нет.

Интересная схема 4×4 — передний привод, дополненный подключаемыми по отдельности левым и правым задними колёсами. Такая схема применена для улучшения управляемости и проходимости: анализируя информацию от датчиков, электроника «перебрасывает» крутящий момент так, чтобы больше момента досталось более нагруженному колесу, а в поворотах от этого ощущается «подруливающий» эффект

Кстати, до недавнего времени вариантов устройства подключаемого полного привода насчитывалось… всего два: когда муфта устанавливалась либо в приводе задних, либо в привод передних колёс. Но набирает популярность относительно свежий подход — с подключаемыми индивидуально левым и правым задними колёсами (его исповедует, например, Nissan Juke). В этом случае можно обойтись вообще без межколёсного дифференциала. Какая схема предпочтительнее?

Откровенно говоря, количество муфт особого значения не имеет. Более того, совершенно не важно, какая платформа — передне- или заднеприводная — бралась за основу. Управляемость и проходимость целиком и полностью зависят от… уровня проработки управляющих систем. Чем больше времени конструкторы, программисты и испытатели провели над созданием и доводкой трансмиссии, тем более интересным и полезным окажется полный привод.

Владимир Веригин, Алексей Кованов

auto.mail.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.

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

Torsen vs. Haldex | Авторамблер

«Торсен» против «Хальдекса»… О, сколько копий было сломано пользователями интернет-форумов в попытках убедить друг друга в том, чей полный привод лучше? У Audi или у BMW? У Subaru или Mitsubishi? «Хальдекс» или «Торсен»?

Но в итоге, к пятой или десятой странице обсуждения весь спор обычно сводился к выяснению, что «правильнее» — чистая «механика», или новомодная электроника? Мы решили сами разобраться в этом вопросе и попросили у «Ауди» два полноприводных купе: Audi TTS с электрогидравлическим «Хальдексом» и Audi A5 3.2 с «Торсеном». Обе машины с «автоматами» — у TTS преселективная коробка передач DSG, а у A5 — традиционный, с гидротрансформатором.

Турбомотор Audi TTS развивает 272 лошадиные силы,а «атмосферник» Audi A5 — 265 сил{163427}

Однако сразу говоримся — мы не ставили перед собой задачу выяснить, какой тип полного привода «лучше». Нет! Мы лишь попытались разобраться в особенностях управления автомобилями с той или иной трансмиссией. Но прежде чем отправляться на тестовые заезды, давайте сначала проясним, чем между собой отличаются системы полного привода, используемые на автомобилях «Ауди».

Torsen

Дифференциал Torsen{163428}

Постоянный полный привод «Торсен» — это настоящая икона Audi. В 2006 году каждый третий автомобиль этой марки, сходящий с конвейера, оснащался полноприводной трансмиссией! Однако дифференциал Torsen появился на немецких автомобилях далеко не сразу…

История полноприводных автомобилей из Ингольштадта началась в 1981 году, когда было запущено производство купе Audi Quattro с постоянным полным приводом и жестко блокируемыми центральным и задним дифференциалами. Причем «замыкать» дифференциалы нужно было вручную, а сама трансмиссия была предназначена, в первую очередь, для преодоления труднопроходимых участков. Ведь по своей конструкции она мало чем отличалась от систем полного привода, используемых на внедорожниках, и потому не имела никакого отношения к спортивному вождению — наоборот, машина с заблокированными дифференциалами плохо поворачивала. К тому же многие водители забывали отключать блокировки при езде по асфальту, что заканчивалось их (дифференциалов) поломкой.

Поэтому спустя несколько лет на автомобилях Audi впервые появился дифференциал повышенного трения Torsen, разработанный американской фирмой Gleason Сorp. Принцип работы объясняется уже в его названии – оно образовано от английский слов Torque (крутящий момент) и Sensing (чувствительность), что вместе означает как «чувствительный к моменту». То есть, Torsen реагирует не на разницу в скорости вращения передних и задних колес, как большинство других трансмиссий, а на разницу в моменте на них. Или, в некотором смысле, на разницу в сцеплении с покрытием колес на передней и задней оси.

Еще одна особенность «Торсена» заключается в том, что он не пытается уравнять скорость вращения колес в случае их пробуксовки, а лишь перенаправляет крутящий момент двигателя на те колеса, которые имеют лучший «зацеп» с дорогой. И делает это без помощи электроники – чистая механика.

До 2006 года Torsen распределял тягу в пропорции 50:50 между передними и задними колесами и мог перебрасывать на каждую из осей до 75 процентов крутящего момента двигателя. Однако из-за конструктивных особенностей автомобилей Audi с продольно расположенным двигателем (это A4 предыдущего поколения, A6 и A8, мотор в которых, фактически, «висел» перед передней осью), формула «50:50» часто критиковалась журналистами и владельцами машин за врожденную недостаточную поворачиваемость.

Читать далее на сайте motor.ru

Источник Motor

autorambler.ru

Полный привод устройство, что такое дифференциал Торсен и принцип его работы

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.

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.

povozcar.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

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *