Дифференциал типа Torsen принцип работы

• Torsen принцип работы

В недалеком 2006 году, каждый третий владелец нового автомобиля, известной и популярной во всем мире марки, Audi становился счастливым обладателем наличия полноприводной трансмиссии Torsen. Данный дифференциал воплотил в себе преимущества вискомуфты с отсутствием ее недостатков. Изобретению трансмиссии Torsen мир автомобилестроения обязан американскому инженеру-конструктору Вернону Глизману, который в 1958г. её создал и запатентовал.

Механизм дифференциала Torsen базируется на использовании червячных шестерней и сателлитов, которые вращаются на разных осях.

Сокращенное название Torsen появилось от двух слов «torque sensing» — чувствительный к крутящему моменту. Конструкционная особенность дифференциала Torsen заключается в появившейся способности незамедлительно реагировать на любое изменение крутящего момента на ведущих полуосях, позволяя менять степень блокировки.

В наши дни известны три наиболее распространенные разновидности конструкций автомобильных приводов типа Torsen, которые притерпевали изменения с течением времени Оригинальный Torsen (T-1) впервые опробовали на многочисленных армейских внедорожниках Hammer, на которые T-1 устанавливались спереди и сзади между колесами. Позднее Torsen T-1 устанавливался еще на ряд автомобилей иностранного производства, такие как Audi, Mazda, Toyota, а также на самый народный автомобиль Volkswagen.

Особенностью оригинального Torsen является то, что шестерни (зубчатые колеса или диск с зубьями) ведущих полуосей (приводных валов) и сателлиты (планетарные шестерни одинакового размера) образуют зубчато-винтовые передачи, по-другому называемые червячные пары. Необходимо отметить тот факт, что все имеющиеся оси сателлитов в оригинальном Torsen расположены перпендикулярно ведущей полуоси. Все ведущие полуоси оснащены своими сателлитами, соединенные, чаще всего, самым распространённым видом зацеплением зубчатых колёс — прямозубым, с сателлитами, расположенных напротив ведущей полуоси. Такая схема расположения была названа Invex. Угол наклона зубьев шестерен изменяет соотношение моментов между полуосями и степень чувствительности к разности моментов.

Torsen T-2 был спроектирован и получил распространение вначале 90-х годов. Отличие от предшественника — в параллельном расположении осей сателлитов ведущим полуосям. Сателлиты находились в своеобразных карманах чашек дифференциала. Зацепление происходит благодаря использованию косозубого способа зацепления.

Torsen третьего поколения является более компактным, упрощает конструкцию и улучшает компоновку раздаточной коробки. Также появилась еще очень важная особенность — в обычном режиме движения Torsen T-3 распределяет крутящий момент на ведущие полуоси несимметрично.

Такие дифференциалы широко применяются на современных внедорожных и не только автомобилях разных фирм-производителей.

Помимо таких достоинств, как скорость реакции, плавность работы дифференциала, способность передавать большой крутящий момент Torsen отличается и высоким сроком службы самого дифференциала. Основное, что необходимо делать — это своевременно производить замену смазки и тогда Torsen будет способен безотказно работать столько же, сколько и сам автомобиль.

Однако, как и у всех, у Torsen есть и свои недостатки, такие, как невозможность полной блокировки и потеря энергии, а так же сложность производства , из которого вытекает высокая стоимость дифференциала.

Помните, что своевременные плановые замены способны продлить срок службы любого агрегата и автомобиля в целом.

Дифференциал Торсен: принцип действия

“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.

Электронная и принудительная блокировка дифференциала на УАЗ

Главной особенностью свободного дифференциала можно назвать то, что в случае пробуксовки какого-то…

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.

Электронная и принудительная блокировка дифференциала на УАЗ

Главной особенностью свободного дифференциала можно назвать то, что в случае пробуксовки какого-то…

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.

Блокировка дифференциала на «Ниву-Шевроле»: ремонт и…

Многие водители прекрасно знают, что такое дифференциал (хотя может и не все) и для чего он нужен. …

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.

Электронная и принудительная блокировка дифференциала на УАЗ

Главной особенностью свободного дифференциала можно назвать то, что в случае пробуксовки какого-то…

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.

Дифференциал Torsen

, как он работает?

ОПУБЛИКОВАН 19 ноября 2014 г.   АВТОМОБИЛЬ

Torsen является торговой маркой корпорации JTEKT. Дифференциал Torsen имеет много запатентованных компонентов и является самым уникальным и гениальным методом обеспечения дифференциального действия при преодолении проблема с разницей в тяге. Эта статья дает логическое введение в работу Torsen. дифференциал.

Внутренние компоненты

Внутренние компоненты торсена сильно отличаются от компонентов обычного дифференциала. Ан Покомпонентный вид Torsen дан на рис. 1.

Рис. 1: Покомпонентный вид дифференциала Torsen

В основе системы лежит узел зубчатой ​​пары особой формы. Посмотрим на форму поперечного сечения этих шестерен в точке сопряжения. Как видно, одна шестерня прямозубая, а другая червячная. механизм.

Рис. 2: В основе Toresn

лежит зацепление червячной передачи с червячным колесом. Форма поперечного сечения рисунка показана во второй части. Torsen работает по простому принципу червячная передача – червячное колесо; то есть вращающаяся червячная передача может вращать колесо, но вращающееся колесо не может вращаться червячная передача.

Рис. 3. Принцип червячной передачи — червячное колесо лежит в основе операции Torsen.

На протяжении всего обсуждения просто помните об этом принципе.

Пара таких червячных колес снабжена корпусом, поэтому мощность двигателя, воспринимаемая корпусом, составляет перешли на червячные колеса. На каждом конце колеса установлена ​​цилиндрическая шестерня. В результате упрощенный Дифференциал Torsen будет выглядеть так, как показано на Рис. 4.

Рис. 4: Полный дифференциал Torsen

Теперь мы рассмотрим различные сценарии вождения и поймем, как Torsen управляет работой автомобиль хорошо.

Автомобиль движется прямо

Когда автомобиль движется прямо, червячные колеса толкают и поворачивают червячные шестерни.

Итак, оба привода колеса будут вращаться с одинаковой скоростью. Обратите внимание, что в этом состоянии червячные колеса не вращаются. на собственной оси. В этом состоянии весь механизм движется как единое целое.

Рис. 5: Когда транспортное средство движется прямо, червячные колеса просто толкают и одновременно вращают червячные шестерни. скорости

Автомобиль поворачивает направо

Когда автомобиль поворачивает направо, левое колесо должно вращаться с большей скоростью, чем левое колесо. правое колесо. Этот факт очевиден из рис.6.

Рис. 6: При правом повороте левое колесо должно пройти большее расстояние

Этот дифференциал скорости отлично поддерживается в Torsen. Обратите внимание, что червячное колесо подвергается относительное движение, а не абсолютное движение. Червячное колесо установлено между корпусом и червячной передачей, поэтому относительное движение между корпусом и червячной передачей заставляет червячную передачу вращаться.

Червячная передача быстрее левая ось заставит соответствующее червячное колесо вращаться вокруг своей оси. С другой стороны, относительно если медленная правая ось вращается в противоположном направлении; при этом правое червячное колесо будет крутиться в противоположное направление. Зацепление цилиндрических шестерен на концах червячного колеса гарантирует, что червячное колесо крутятся с одинаковой скоростью. Таким образом, это гарантирует идеальное дифференциальное действие. Идеальный дифференциал Действие подразумевает равное количество потери скорости и набора скорости для правого и левого колес. С идеальным дифференциальный автомобиль сможет вести плавный поворот.

Рис. 7: Правое червячное колесо будет вращаться против правого червячного колеса

это происходит из-за противоположного относительного движения, которое испытывает левое червячное колесо.

Преодоление проблемы разности тяг

Теперь попробуем понять, как Torsen преодолевает проблему разности тяг ведущих колес. Как и ты Вы могли знать, что когда ваш автомобиль попадает в ситуацию, показанную на рисунке, скользкое колесо начинает сильно пробуксовывать. быстро и потребляет большую часть мощности двигателя. В результате автомобиль застрянет.

Рис. 8: Типичная проблема разности тяги, с которой сталкивается автомобиль

Но, если в этом случае используется дифференциал Torsen, как только скользкое колесо начинает пробуксовывать чрезмерно, изменение скорости будет передано соответствующему червячному колесу. Правое червячное колесо передает изменение скорости на левое червячное колесо, так как они связаны через прямозубые шестерни. Сейчас начнется сложная часть! Левое боковое червячное колесо не сможет провернуть соответствующее червячное колесо, т.к. мы сказали, червячное колесо не может управлять червячной передачей! В результате весь механизм блокируется, а левый и правые колеса вращаются вместе.

Рис. 9: Чрезмерная скорость проскальзывания колеса делает систему заблокированной из-за «основного принципа червячной передачи-червячного колеса

Это позволяет передавать большое количество мощности на высокотяговое колесо, и транспортное средство может таким образом преодолевается проблема разницы в тяге. Чтобы нести нагрузку, добавляются еще 2 пары червячных колес.

Плюсы и минусы Torsen

Если вы знакомы с другими распространенными технологиями, используемыми для решения проблемы разницы тяги, Вы могли заметить большое преимущество Torsen. В то время как другие технологии позволяют ведущему колесу скользить в течение ограниченного периода времени, прежде чем он будет заблокирован, в Torsen действие блокировки происходит мгновенно. Это означает, что как только транспортное средство сталкивается с дорожкой разницы тягового усилия, колеса блокируются. Они также компактны по сравнению с аналогами.

Ниже приведены некоторые недостатки типа Toresn (T1), описанные здесь. 1. Шумно, 2. Дорого, 3. сложно собрать.

Вот и все в этой статье, надеюсь, вы узнали, как работает дифференциал Torsen.

Спасибо за внимание.

ОБ АВТОРЕ

Сабин Мэтью

Эта статья написана Сабином Мэтью , аспирантом ИИТ Дели в области механики инженерия. Сабин увлечен пониманием физики сложных технологий и объясняя их простыми словами. Он является основателем YouTube-канала. ‘ЛЕСИКС’, Инженерно-образовательная Платформа. Чтобы узнать больше об авторе, перейдите по этой ссылке.

ВАМ ТАКЖЕ МОЖЕТ ПОНРАВИТЬСЯ…

• Как сцепление работает?

• Как работает дифференциал?

Torsen® Traction

Часть 1

Как вы понимаете, очень часто задают вопрос об этих деталях: как работает дифференциал Torsen®? Хотя это может показаться чем-то, что должно быть в FAQ (который касается этого), на самом деле там недостаточно места, чтобы углубляться в тему. Но я же говорил, что это будет «простая» версия, верно? Это правда, но в основном потому, что я не собираюсь вдаваться в математику, стоящую за этим. Но останься со мной — это будет иметь смысл.

Основы

Возможно, вы полагали, что разобраться в дифференциале с косозубой передачей по своей природе сложно. В сущности, однако, основной принцип действительно довольно прост. Многие из тех, с кем я разговаривал, настолько убеждены, что это выше их головы, что закрывают глаза на простоту. Важно понимать следующее: это фрикционное устройство. В Интернете много говорится о червячных колесах, обратном движении и т. д. Вы должны игнорировать все это. На практике получается 9В игру вступает 0075, а не . Вместо этого важно трение.

Для любого типа самоблокирующегося дифференциала (LSD) основным назначением является создание внутреннего трения. Это верно независимо от того, использует ли он конструкцию с винтовой передачей, диски сцепления или даже насос с G-ротором.

Трение в дифференциале ограничивает пробуксовку колеса. Это фактическое ограничение, к которому относится термин «Limited Slip». Трение также является причиной того, что дифференциал может позволить большему крутящему моменту передаваться на шину с лучшим сцеплением. Обеспечивая устойчивость к пробуксовке одной шины, другая шина может получить больший крутящий момент, чем могла бы в противном случае. Таким образом, больший крутящий момент передается шине с более высоким сцеплением. Это просто трение — и все.

Вызов

Это приводит к интересной ситуации. Это означает, что мы намеренно пытаемся создать трение, в то время как мы пытаемся уменьшить его от любой другой части трансмиссии. LSD обычно представляет собой смазываемую маслом часть автомобиля only , которая намеренно пытается создать трение. Имейте в виду, что дифференциал существует в системе с другими компонентами, такими как зубчатый венец и различные осевые подшипники. Эти другие части требуют надлежащей смазки, чтобы выжить.