Дифференциал повышенного трения что это такое?

Для чего

sh: 1: —format=html: not found

В предыдущих статьях мы уже рассмотрели, что такое автомобильный дифференциал, и как он работает (ссылка про дифференциалы), а также как осуществляется его жесткая блокировка (ссылка про блокировки).

В этой статье остановимся на механическом автоматическом способе блокировки дифференциалов автомобилей!

Дифференциал с повышенным внутренним сопротивлением за счет пружин

Для чего нужен самоблокирующийся дифференциал?

Его предназначение отражено в названии: самостоятельно блокироваться без вмешательства водителя, исключив тем самым основной минус классического автомобильного дифференциала.

Крутящий момент начинает перераспределяться не в заданной (например, 50:50) пропорции, а исходя из возможности реализации каждым из колес (с учетом конструктивного коэффициента блокировки дифференциала). На зарубежный манер такие дифференциалы называют LSD или Limited-Slip Differential, что дословно — дифференциал с ограниченным проскальзыванием. Мы же такие дифференциалы чаще называем «повышенного трения».

Различают два основных типа самоблокирующихся дифференциалов повышенного трения: срабатывающие от изменения крутящего момента (винтового типа) и от разницы угловых скоростей (дискового типа).

Про «самоблок» дискового типа ниже.

OS Giken Super Lock LSD

Как он это делает сам?

Существует множество LSD дифференциалов от разных производителей, но суть их работы схожа.

Рассмотрим самый простой и массовый конический симметричный дифференциал. Для его блокировки необходимо «замкнуть» одну из шестерней на корпус дифференциала. Как это сделать автоматически?

Если Вы внимательно читали предыдущие статьи, то понять принцип работы такого дифференциала у Вас не составит труда. Самоблокирующийся дифференциал ВАЛ-РЕЙСИНГ дисковый (val-racing.ru). Конструкция: 1.Корпус дифференциала. 2.Крышка дифференциала, 3.Шестерня полуоси (2 штуки). 4.Ось сателлитов (2 штуки). 5.Обойма правая. 6.Обойма левая 7.Диск ведущий (4 штуки). 8.Диск ведомый (4 штуки). 9. Тарельчатая пружина. 10.Сателлит (4 штуки). 11.Крепежный винт.

Чем представленная конструкция отличается от простого дифференциала?

Заметили?

Обратите внимание на позиции 5, 6, 7, 8, 9 — в классическом дифференциале Вы их не найдете. Тарельчатая пружина 9 обеспечивает постоянное поджатие дисков 7 и 8, закрепленных подвижно на корпусе и шестернях соответственно, что обеспечивает постоянную фрикционную (за счет сил трения) связь между шестернями и корпусом.

Что это дает? Силы трения в фрикционных дисках будут обеспечивать небольшую (равную этим силам) передачу крутящего момента на «отстающее» колесо автомобиля — это называют преднатягом дифференциала.

Как Вы понимаете, этого недостаточно, для того, чтобы дифференциал назвать самоблокирующимся, пока мы видим только «повышенное трение».Дифференциал повышенного трения с фрикционными дисками.

Так что же блокирует дифференциал?

Вернемся к чертежу выше и еще раз посмотрим на позиции 5 и 6. Это обойма правая и левая, по своей сути это еще один корпус дифференциала в корпусе дифференциала. Эти обоймы имеют возможность перемещаться внутри внешнего корпуса по направляющим вдоль оси их вращения, при этом проворачиваться относительно внешнего корпуса они не могут.

Посмотрите на фото ниже:

Конструкция ВАЛ-РЕЙСИНГ, чертеж этого дифференциала Вы видели выше по тексту

Заметили каплеобразный вырез у двух соприкасающихся обойм? Нет, нас интересует не он, а похожие вырезы в местах крепления осей сателлитов, они тоже имеют необычную форму и играют ключевую роль. В зависимости от их геометрии и взаимодействия осей сателлитов и «корпусных деталей» различают несколько типов блокировок: 1 Way, 1,5Way и 2 Way.

Различная геометрия формы оси сателлитов и корпусных подвижных деталей 1 Way, 1,5Way и 2 Way

Мысленно зафиксируйте ось сателлитов (колеса автомобиля не вращаются, а на картинке выше это многоугольник) и попытайтесь провернуть корпус дифференциала: в зависимости от формы оси сателлитов и ответной формы корпусных подвижных деталей внутри внешнего корпуса — оси будут клином раздвигать обоймы в стороны.

В следствие такого перемещения обоймы начинают играть роль поршней, которые сдавливают фрикционы между собой, замыкая полуосевые шестерни с корпусом дифференциала.

Так чем отличаются указанные типы?

1 Way — блокировка дифференциала происходит только при ускорении автомобиля;

2 Way — блокировка как при разгоне, так и при торможении авто (нацелена в первую очередь на спортивное применение);

1.5 way — компромисс, также как и 2 way блокирует дифференциал и при ускорении и при замедлении, но блокировка при замедлении имеет «мягкий» характер. Более гражданский вариант блокировки, который позволит значительно выиграть в проходимости, не сильно усложнив управление автомобиля на хороших дорогах.

1.5 way блокировка, обратите внимание на форму пазов для осей сателлитов на корпусных деталях слева.

Они во всем так хороши?

Нет, данный тип блокировок подвержен износу, т.к. основная работа ложится на фрикционные диски, которые со временем просто сотрутся. Со временем преднатяг в дифференциале будет уменьшаться. А еще данные дифференциалы требуют применения специальных масел.

Эта статья из серии «Это нужно знать про полный привод», ознакомиться с остальными Вы можете по ссылкам: Часть 1, Часть 2 , а также в начале этой статьи.

P.S. Ставьте лайк, подписывайтесь на канал, комментируйте эту статью — это поможет мне понять, на чем стоит остановиться подробнее, какие темы осветить, что Вам, читатели, интересно!

Источник: https://zen.yandex.com/media/unlock_autoblog/dlia-chego-samobloku-vnutri-diski-izuchaem-differencial-avtomobilia-5bfc2b0fdfc89b00aa85ee5c?feed_exp=ordinary_feed&from=channel&rid=1307471675.487.1570287056353.21127&integration=publishers_platform_yandex

Как работает дифференциал повышенного трения

• Как устроен дифференциал повышенного трения?
• Виды дифференциалов повышенного трения.
• Сравнение дифференциалов повышенного трения.
• Установка дифференциала повышенного трения.

В процессе эксплуатации машины водители постоянно сталкиваются с необходимостью перераспределения крутящего момента между ведущими колёсами.

В процессе движения машины колёса постоянно попадают на различные неровности. Одно из колёс движется, не отрываясь от дороги, а второе зависает в воздухе, соответственно, одно из колёс воспринимает большую нагрузку, другое – меньшую. Такой же эффект возникает при попадании одного из ведущих колёс на скользкую поверхность (лёд, грязь, снег…).

При поворотах и разворотах внутренние колёса движутся по меньшему радиусу, внешние – по большему.

Виды дифференциалов повышенного трения

Все перечисленные примеры отрицательно сказываются на устойчивости и управляемости машины. Машину начинает водить, разворачивать, а при езде на большой скорости опрокидывать (особенно при езде по «стиральной доске»), выбрасывать за пределы дороги при выполнении поворотов. Также при этом возникают большие нагрузки на руль, детали трансмиссии, повышается расход топлива, усиливается износ резины колёс…

Для устранения этих недостатков в трансмиссию машины был внедрён дифференциал, который также должен передавать на колёса все нагрузки, получаемые от двигателя. На машинах более ранних выпусков устанавливались планетарные дифференциалы классической конструкции с симметричной схемой распределения крутящего момента.

ФРИКЦИОННЫЕ

— самоблокирующийся фрикционный многодисковый дифференциал. Состоит из корпуса, сателлитов, оси сателлитов, выходных полуосей, шестерен полуосей, пакетов дисков. Диски поочередно связаны с корпусом дифференциала и шестернями полуосей. Диски подпружинены пружиной;

— самоблокирующийся героторный дифференциал. Конструкция подобна вышеописанному дифференциалу, только вместо пружин установлен поджимной поршень и гидронасос;

— кулачковый (зубчатый) дифференциал. Состоит из сепаратора, наружной звёздочки, внутренней звёздочки, сухарей, двух полуосей, ведомой шестерни главной передачи, корпуса;

— вискомуфта. Состоит из корпуса, ведущего вала, ведомого вала, пакета дисков (дисков ведущего и ведомого валов), ступицы, нажимного диска, 2-х кольцевых нагнетательных поршней, кольцевого рабочего поршня, балансировочной пружины.

ШЕСТЕРЁНЧАТЫЕ

— самоблокирующийся дифференциал (КВАЙФ). Состоит из корпуса, сателлитов левого и правого рядов, полуосевых шестерен (левой и правой), 2-х выходных валов;

— «торсен» первого типа. Состоит из корпуса, сателлитов левого и правого рядов, правой и левой шестерен полуосей, 2-х выходных валов;

— «торсен» второго типа. Состоит из корпуса, сателлита, связанного с правой шестернёй полуоси, сателлита, связанного с левой шестернёй полуоси, правой и левой полуосевых шестерен, левого и правого выходных валов.

Сравнение дифференциалов повышенного трения

Рассмотрим принцип работы некоторых (наиболее часто встречающихся) дифференциалов повышенного трения.

Самоблокирующийся фрикционный многодисковый дифференциал.

Работа основана на синхронном вращении полуосей с корпусом на прямом участке дороги и разности вращений при выполнении маневров. В этом случае, в работу вступает фрикцион и подаёт дополнительный крутящий момент на отстающую шестерню. Применяется, в основном, на спортивных машинах из-за повышенного износа трущихся дисков;

Самоблокирующийся героторный дифференциал.

Фрикционные диски сжимаются поршнем под давлением жидкости от одного или двух шестерёнчатых насосов. Недостатки примерно такие же, как и для подпружиненного фрикциона;

Кулачковый дифференциал.

Вискомуфта.

Принцип работы основан на заполнении междискового пространства фрикциона динатантной жидкостью, силиконовой, способной загустевать и увеличиваться в объёме при повышении температуры. С увеличением разности во вращении полуосей увеличивается температура от трения, соответственно, увеличивается вязкость жидкости и, как результат, сцепление дисков. Преимущества: простота конструкции и эксплуатации. Недостатки:малая эффективность, громоздкость конструкции, инертность в использовании. В связи с массивностью, в основном применяются для межосевых дифференциалов;

Дифференциал фирмы «Квайф».

В данном дифференциале оси с сателлитами закрыты в корпусе (в специальных отверстиях), расположены в два ряда параллельно оси вращения корпуса. Сателлиты из разных рядов зацепляются между собой попарно винтовыми зубьями;

— «торсен» первого типа. Каждая полуось имеет свои сателлиты, попарно связанные с сателлитами другой полуоси. Зацепление прямозубое, ось сателлита перпендикулярна полуоси;

— «торсен» второго типа. Применяются косозубые шестерни полуосей и винтовые сателлитов. Оси сателлитов параллельны полуосям.

Принцип работы трёх последних видов основан на расклинивании гипоидных или винтовых пар.

Установка дифференциала повышенного трения

Дифференциалы устанавливаются на всех типах автомобилей. На машинах с одной ведущей осью устанавливается один дифференциал на ведущей оси, между колёсами.

На автомобилях с подключаемой второй ведущей осью устанавливается два дифференциала, по одному на оси, также между колёсами. На автомашинах с постоянным полным приводом устанавливается три дифференциала: один – межосевой, и по одному на осях между колёсами.

Межколёсный дифференциал распределяет нагрузку между колёсами, в зависимости от условий их работы, а межосевой распределяет нагрузку между осями.

Все виды рассматриваемых дифференциалов могут устанавливаться между осями полноприводных автомашин, а также между полуосями (межколёсные) полноприводных и с одномостовым приводом. Вискомуфта, в связи со своей массивностью, устанавливается, в основном, между осей.

Источник: https://l2rv.ru/info/kak-rabotaet-differencial-povyshennogo-trenija/

Устройство автомобилей



Кулачковый дифференциал, в отличие от конического, обладает повышенным внутренним трением. Это позволяет рациональнее распределять тяговые силы между ведущими колесами, имеющими разные силы сцепления с дорогой, и практически исключить их раздельное буксование. При этом распределение сил тяги на ведущих колесах дифференцируется автоматически, без участия водителя и характеризуется коэффициентом блокировки:

Кб = Мот/Мобг,

где Мот – момент на отстающем валу; Мобг – момент на обгоняющем валу.

Кулачковые дифференциалы могут выполняться с горизонтально или радиально расположенными сухарями. Сухари могут размещаться в один или два ряда, выполняя функции сателлитов обычных конических дифференциалов. При однорядном размещении сухарей число кулачков на полуосевых звездочках должно быть разным для того, чтобы при этом хотя бы один сухарь передавал усилие.

При двухрядном размещении сухарей число кулачков на звездочках одинаковое, но один ряд сухарей смещен относительно другого на половину шага кулачков, чтобы исключить пульсацию передаваемого крутящего момента.

Двухрядный кулачковый дифференциал применяется на автомобиле ГАЗ-66-11 (рис. 1, а). Он устанавливается на двух конических подшипниках в картере главой передачи и состоит из чашки 4, сепаратора 2, внутренней звездочки 1, наружной звездочки 3, двадцати четырех сухарей 5.

Сепаратор 2 имеет два ряда отверстий, в которых размещаются сухари 5. От выпадения из сепаратора и проворачивания вокруг своих осей сухари удерживаются кольцами. Сепаратор 2 вместе с чашкой 4 крепится к ведомому зубчатому колесу главной передачи и образует корпус дифференциала.
Наружная звездочка 3 имеет на внутренней поверхности шесть равномерно распложенных кулачков. Она устанавливается свободно внутри чашки и соединяется шлицами с полуосью.

Внутренняя звездочка 1 имеет на внешней поверхности два ряда по шесть кулачков, расположенных в шахматном порядке. Эта звездочка находится в отверстии сепаратора и соединяется шлицами со второй полуосью.

В рабочем положении детали дифференциала устанавливаются таким образом, что сухари соприкасаются с кулачками наружной и внутренней звездочек.

Дифференциал работает следующим образом (рис. 1, б).
При движении автомобиля по ровной дороге все детали дифференциала вращаются вокруг обшей оси как одно целое, при этом угловые скорости колесных валов и корпуса дифференциала равны между собой. Сухари относительно сепаратора не перемещаются.



Крутящий момент передается от ведомого зубчатого колеса главной передачи на сепаратор 2, с него на сухари 5, которые давят на кулачки звездочек 1 и 3, приводя их во вращение. Сила нормального давления сухарей на кулачки наружной и внутренней звездочек одинакова, но окружные силы Р, вращающие звездочки, вследствие разных углов наклона профилей кулачков на звездочках разные.

На внутренней звездочке, имеющей больший угол наклона кулачков, окружная сила больше, чем на наружной. Бóльшая окружная сила, приложенная на меньшем радиусе наружной звездочки, дает такой же крутящий момент, как и меньшая окружная сила, действующая на бóльшем радиусе наружной звездочки.
Таким образом, крутящий момент при движении прямо по твердой дороге распределяется между колесами поровну.

При движении на повороте или по неровной дороге одно из колес начинает вращаться быстрее другого. Звездочка, соединенная с отстающим колесом, вращается медленнее. Своими кулачками она толкает сухари в сторону второй звездочки, ускоряя ее вращение, тем самым дифференциал позволяет колесам вращаться с разными угловыми скоростями.

При скольжении сухарей по кулачкам на их поверхности возникают силы трения Ртр. На звездочке, имеющей бóльшую скорость, сила трения направлена против вращения, притормаживая ее, а на отстающей звездочке – в сторону вращения, увеличивая тем самым окружную силу, в результате чего передаваемый на колесо крутящий момент возрастает в три-четыре раза.

К недостаткам кулачкового дифференциала по сравнению с коническим можно отнести:

• сложность изготовления;
• меньшие значения КПД из-за повышенного трения между деталями;
• повышенное изнашивание из-за больших сил трения и контактных напряжений в деталях.

***

Самоблокирующиеся или автоматические дифференциалы



Дистанционное образование

• Группа ТО-81
• Группа М-81
• Группа ТО-71

Олимпиады и тесты

Источник: http://k-a-t.ru/mdk.01.01_transmjssia/mosty_7/index.shtml

Как работают разные типы дифференциалов

Прежде чем приступить к рассмотрению дифференциалов, их типов и нюансах работы, сначала мы с вами обратимся к теории. Для чего вообще нужен дифференциал на современных автомобилях и какой принцип его работы?

Дифференциал, как говорит теория, это механическое устройство с особым видом планетарной зубчатой передачи, разделяющий момент входного вала (в нашем случае карданного вала) между выходными валами (полуосями) автомобиля, передающий, момент силы с карданного вала на задние полуоси в заднеприводном варианте или непосредственно от двигателя сразу на полуоси в переднеприводном автомобиле так (дифференциал в FWD расположен в КПП), что угловые скорости вращения этих полуосей могут быть разными по отношению друг к другу и колеса автомобиля проходят разный путь (например в повороте). Опять же, все из теории, во время прохождения поворота колеса автомобиля проходят по различным траекториям, а именно, по внутренней и внешней, отсюда соответственно получается, что колесо вращающееся по внешнему радиусу проделывает (пробегает) больший путь чем то колесо, которое вращается по внутреннему радиусу, а значит, что и скорость такого вращения колес будет разная, т.е. скорость колеса вращающегося (пробегающего) по внутреннему радиусу должна быть меньше той скорости колеса, которое вращается по внешнему радиусу.

 Что нужно знать прежде чем ездить по бездорожью

В этом как-раз непосредственно и заключается главная задача дифференциала, т.е. правильно распределять скорости вращения валов на выходе и соответственно самих колес.

Предназначение дифференциала автомобилей:

— позволяет ведущим колёсам вращаться с разными угловыми скоростями;

— неразрывно передаёт крутящий момент от двигателя на ведущие колёса.

Основная проблема, появившаяся на заре автомобильной эры, была решена с помощью применения дифференциала, теперь повороты машине можно проходить более безопасно и без пробуксовки колес, а отсюда соответственно и без чрезмерной нагрузки на трансмиссию, на шины и на сами подшипники колес. Но зато появилось другое неудобство.

Простейший дифференциал имеет одну яркую «особенность», благодаря которой он категорически не подходит для сложных, экстремальных дорожных ситуаций.

Когда у ведущих колес 100% сцепление с дорогой, то все будет идти хорошо и дифференциал будет исполнять свою функцию просто идеально, но стоит одному из колес попасть в ситуацию когда оно (шина) потеряет сцепление с дорогой, или попадет на другой тип грунта или на лед, то начнет вращаться именно то колесо, которое потеряло сцепление, а противоположенное стоящее на более цепком грунте просто останется неподвижным.

 Избыточная поворачиваемость и недостаточная поворачиваемость

Не вдаваясь в сами нюансы работы механизма можно просто констатировать факт, что дифференциал не меняет свой крутящий момент, он просто перераспределяет мощность между колесами и такая мощность будет всегда больше на том именно колесе, которое вращается быстрее. При пробуксовке колеса сопротивление его и крутящего момента будет минимальным, а значит чрезвычайно малым будет и крутящий момент передающийся с самого двигателя непосредственно на колесо, а значит и на противоположенном колесе этот крутящий момент будет ему соответствовать, то есть он будет минимальным.

Особенно видны и очень заметны недостатки этого классического дифференциала на спортивных автомобилях с большой мощностью, а также и на полноприводных машинах, которые рассчитаны на езду по бездорожью.

В этой связи инженеры и автопроизводители большинства автокомпаний начали искать новое решение с этой проблемой. Появилось большое количество (различных видов устройств) дифференциалов. Основные виды таковых нам и хотелось бы освятить в данной статье. А также нам хотелось бы рассказать своим читателям и об основных преимуществах и конкретных недостатках тех или иных видов этих устройств, и еще, на каких современных автомобилях можно сегодня встретить тот или иной тип дифференциалов.

Свободный дифференциал (Open Differential)

Суть его работы.

Разделяет крутящий момент двигателя на две оси, каждая из которых способна вращаться с различной скоростью.

Недостатки.

При потери сцепления колеса с дорогой крутящий момент на противоположном колесе тоже снижается (падает). В худшем варианте, у застрявшего автомобиля одно колесо будет свободно вращается, в то время, как противоположенное с лучшим сцеплением не сможет просто передать поверхности (дороге) достаточно крутящего момента, чтобы сдвинуть автомобиль с места.

Современные системы управления тягой компенсируют это, путем применения тормозов к потерявшему сцепление колесу. Но данный подход к проблеме помогает лишь отчасти, более сложный дифференциал, как правило действует быстрее и он более эффективен, чем тот же стандартный тип такого механизма.

Устанавливается на большинство автомобилей у которых «отсутствуют претензии» на нехватку большой мощности (они достаточно мощные), или у которых «отсутствуют амбиции» к любому бездорожью (внедорожники), а также на семейные седаны, на кроссоверы, на мини-вэны, на малолитражные машины, и т.д.

Блокируемый дифференциал (Locking Differential)

Как он работает.

При заблокированном дифференциале колеса машины будут постоянно вращаться с равными скоростями. В песке, в грязи и на снегу заблокированный дифференциал гарантирует, что крутящий момент продолжит поступать на колеса с более высокой тягой.

Недостатки.

В незаблокированном виде данный механизм ведет себя точно также, как и свободный дифференциал. Блокировка дифференциала на поверхности с высоким уровнем сцепных свойств, как например, на том же сухом асфальте, затрудняет поворачиваемость автомобиля и может нанести серьезный вред автомобильной трансмиссии.

Jeep Wrangler,  Mercedes-Benz G-класса,  Ram 2500 Power Wagon; опционально его можно поставить на большинство полноразмерных джипов и пикапов.

Самоблокирующийся дифференциал (Limited-slip Differential). Дифференциал повышенного трения

Как он работает.

Самоблокирующийся дифференциал совмещает в себе две концепции,- свободную и блокируемую системы дифференциалов. Он способен функционировать большую часть времени как обычный дифференциал, а в нужный момент автоматически блокироваться, т.е. в тот момент, когда происходит проскальзывание одного из колес. Блокировка достигается за счет вязкостной муфты, или фрикционной муфты, или за счет сложной системы гидророторного типа. В военных автомобилях ставятся зубчатые или кулачковые самоблокирующиеся дифференциалы.

Недостатки.

Чисто механические дифференциалы повышенного трения являются реактивными. То есть, они не блокируются пока не произошла пробуксовка колеса.

Nissan 370Z  со Sport пакетом (с вискомуфтой),  Mazda MX-5 Miata  (clutch-type),  Scion FR-S/Subaru BRZ  (helical gears).

Самоблокирующийся дифференциал с электронным управлением (Electronically Controlled Limited-slip Differential)

Как он работает.

Преимущества такого электронного управления в том, что повышается тяга в повороте и степень блокировки дифференциала можно настроить.

Например, если компьютер автомобиля определяет, что в повороте у него (автомобиля) избыточная поворачиваемость, то он может сильнее заблокировать дифференциал для того чтобы стабилизировать автомобиль.

Недостатки.

Как и в обычном дифференциале ограниченного скольжения его крутящий момент смещен в сторону и колеса более медленно вращающегося.

BMW M3  и  M4,  Cadillac ATS-V  и  CTS-V,  Chevrolet Corvette с пакетом Z51,  Ferrari 488GTB.

Активный дифференциал (Torque-vectoring Differential)

Как он работает.

Использует дополнительные редуктора, которые подключаются по команде электроники. Электроника собирает информацию со всех датчиков, а именно, о скорости автомобиля, о скорости вращения колес, о включенной передаче, об угле поворота рулевого колеса и о множестве других параметров.

Способен дозированно отправлять крутящий момент к каждому из ведущих колес.

С активным дифференциалом автомобиль может проходить повороты на больших скоростях.

Недостатки.

Системы активного дифференциала тяжелые, достаточно сложные и очень дорогие, они увеличивают расход топлива автомобиля.

Audi S4, S5 и S6; BMW X5 M и X6 M; Lexus RC F.

Источник: https://1gai.ru/publ/515585-kak-rabotayut-raznye-tipy-differencialov.html

Дифференциал Torsen: устройство,виды и принцип работы

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

Назначение

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

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

Основные составные элементы узла — устройство

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

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

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

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

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

Устройство Torsen T1

КАК РАБОТАЕТ ДИФФЕРЕНЦИАЛ ТОРСЕН

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

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

https://www.youtube.com/watch?v=522v8EoGMRM

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.

Преимущества и недостатки

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

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

Применение

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

БЛОКИРОВКА ДИФФЕРЕНЦИАЛА ТОРСЕН

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

НА КАКИХ МАШИНАХ СТОИТ ДИФФЕРЕНЦИАЛ ТОРСЕН

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

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

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

Автомобильные стекла: что это такое и какие виды бывают?

Источник: https://seite1.ru/zapchasti/differencial-torsen-ustrojstvovidy-i-princip-raboty/.html

Принцип работы автомобильного дифференциала

Крутящий момент, создаваемый двигателем внутреннего сгорания, передается колесам с помощью различных механизмов – валов, шлицевых и шестеренчатых передач, дифференциалов. Последние вызывают наибольший интерес у любителей экстремальной езды по бездорожью, поскольку принимают участие в распределении мощности. Многие автолюбители слабо представляют работу данного узла, поэтому стоит рассмотреть вопрос, что такое дифференциал в автомобиле, объяснить его устройство и принцип действия.

Назначение механизма

Чтобы понять роль дифференциала, применяющегося в транспортных средствах всех типов, нужно рассмотреть конструкцию обычного планетарного редуктора, передающего усилие от карданного вала двум полуосям. Алгоритм работы агрегата прост:

1. Кардан вращает хвостовик с косозубой шестеренкой на конце.
2. От хвостовика крутится большая планетарная шестерня, соединенная с двумя полуосями.
3. Крутящий момент передается от планетарной шестерни полуосям и закрепленным на концах колесам.

Без дифференциала редуктор поровну распределяет крутящий момент на 2 оси, в результате колеса вертятся с одинаковой скоростью. Такое разделение вполне годится для прямолинейного движения, которое в реальности встречается довольно редко – даже при езде по ровным участкам трассы автомобиль отклоняется от прямой линии.

Чтобы машина идеально прошла поворот, колеса одного моста должны вращаться с разными скоростями, поскольку внешнее катится по более широкой дуге. Простой редуктор, обеспечивающий одинаковое вращение обеих полуосей, на повороте заставит одну шину скользить, вторую – буксовать, что заметно ухудшает маневренность авто.

Справка. Проблема весьма актуальна для внедорожников с постоянным полным приводом. В данном случае крутящий момент делится не только между колесами, но и между осями, вращающими редукторы переднего и заднего моста.

Совмещенный с планетарным редуктором дифференциал нужен для изменения угловых скоростей правого и левого колеса в зависимости от крутизны поворота. Механизм автоматически распределяет крутящий момент на полуоси, позволяя колесным покрышкам совершать разное число оборотов при движении автомобиля по дуге. Без дифференциала нормальная эксплуатация транспортного средства невозможна по таким причинам:

• недостаточная управляемость;
• быстрое истирание шин;
• ускоренный износ деталей редуктора, валов и полуосей.

Как работает свободный дифференциал?

Механизмами данного типа оснащается подавляющее большинство машин с приводом на переднюю либо заднюю ось. В первом случае узел размещается внутри коробки передач, во втором является частью планетарного редуктора заднего моста.

Конструкция планетарной передачи подразумевает использование шестеренок конической формы. Существуют и другие разновидности автомобильных редукторов – цилиндрические, конусно-цилиндрические и червячные.

Устройство дифференциала свободного типа предусматривает совмещение с главной передачей. Механизм заднего моста включает следующие детали:

• хвостовик с конической ведущей шестерней, соединенный с карданным валом;
• ведомая планетарная шестеренка;
• корпус ведомой шестерни оборудован двумя проушинами, куда вставляются оси сателлитов;
• сателлитные шестеренки конической формы;
• ведомые шестерни полуосей;
• подшипники;
• корпус редуктора.

В легковых авто устанавливается 2 сателлита, на грузовиках – четыре.

Изучить принцип работы свободного дифференциалапредлагается на примере:

1. Пока машина едет прямо, колеса крутятся с одинаковой скоростью. Хвостовик вращает «планетарку» вместе с закрепленными на ней сателлитами, причем последние остаются неподвижными и передают равный крутящий момент обеим осям за счет давления на зубья.
2. Автомобиль входит в поворот. Крутящиеся вместе с большой шестерней сателлиты начинают вращаться вокруг собственной оси, причем в разные стороны.
3. Мощность на валу делится не пополам, а в зависимости от крутизны дуги. Благодаря комбинированному вращению сателлитов полуоси и колеса совершают разное число оборотов, машина успешно преодолевает поворот без проскальзывания и пробуксовки резины.

Дифференциал получил название свободного, поскольку передает больший крутящий момент на колесо, которое вращается легче. Понятно, что на повороте шина внутри дуги сопротивляется вращению, поэтому дифференциал отдает больше мощности другой оси – противоположное колесо крутится быстрее.

Примечание. Полноприводные авто и внедорожники оснащаются тремя дифференциальными разделителями мощности – межосевым (ставится в раздаточной коробке) и двумя межколесными.

Свободный механизм решает главную проблему, но создает побочную. Когда одна покрышка начинает контактировать со скользким покрытием – льдом, укатанным снегом, грязью, начинается пробуксовка. Причина – дифференциальный механизм, отдающий максимум мощности в сторону наименьшего сопротивления. Для предотвращения подобных ситуаций на многих автомобилях задействована временная блокировка дифференциала.

Разновидности механизмов

Чтобы избавиться от пробуксовок на скользком дорожном покрытии либо в условиях бездорожья, производители комплектуют транспортные средства дифференциальными устройствами следующих конструкций:

• механизм свободного типа с принудительной блокировкой от привода;
• частично блокирующийся дифференциал повышенного сопротивления;
• самоблокирующаяся червячная передача типа Torsen.

В первом варианте применяется рассмотренный выше шестеренчатый узел, дополнительно оснащенный блокировочным устройством. Система функционирует просто: в случае необходимости водитель активирует привод, фиксирующий сателлиты в неподвижном состоянии. Крутящий момент начинает делиться ровно пополам, оси вращаются с одинаковой скоростью и транспортное средство успешно преодолевает проблемное место.

Принудительная блокировка межосевого дифференциала включается с помощью различных приводов:

• механический – от рычага раздаточной коробки;
• электрический;
• пневматический;
• гидравлический.

Аналогичные приводные элементы применяются для остановки и удержания сателлитов переднего либо заднего моста.

Автомобили дорогой комплектации производители оснащают антипробуксовочной системой. Она «обманывает» дифференциальное устройство другим способом: по сигналу датчика, фиксирующего быстрое вращение одного колеса, электроника отдает команду его притормозить. Тогда сателлитные шестеренки начинают передавать больше мощности на другую ось и авто прекращает «грестись» на месте.

Устройство повышенного сопротивления

Помимо сателлитов, ведущих и ведомых шестерен, дифференциал повышенного трения включает такие элементы:

• корпус, жестко прикрепленный к планетарной шестеренке;
• пакет фрикционных дисков, установленных на каждой полуоси;
• стальные диски, чьи выступы зафиксированы в корпусе;
• распорная пружина, вставленная между коническими шестернями полуосей.

Стальные и фрикционные диски (похожие применяются в сцеплении) установлены поочередно, первые вращаются вместе с корпусом, вторые – с осями. Конусообразная шестеренка надета на шлицы оси и способна смещаться на определенное расстояние. Пружина поддавливает 2 противоположных осевых шестерни.

Частичная блокировка дифференциала происходит следующим образом:

1. На прямолинейном сухом участке дороги сателлиты неподвижны, а диски вращаются друг относительно друга.
2. При попадании одной шины на скользкий участок начинается пробуксовка. Благодаря конусной форме зубьев шестеренки со стороны остановившегося колеса начнут взаимно отталкиваться.
3. Шестерня полуоси сдвинется и сожмет пакет дисков. Возникнет сила трения, заставляющая ось вращаться вместе с корпусом напрямую от «планетарки» в обход сателлитов.

Подобное устройство самостоятельно регулирует степень блокировки – чем медленнее крутится покрышка с хорошим сцеплением, тем сильнее сжимаются диски и подается больше крутящего момента.

Самоблокирующиеся передачи Torsen

Принцип работы данных механизмов базируется на одной особенности червячной пары: шестеренка способна передавать вращение сателлиту, но обратное действие невозможно. Все шестерни, включая сателлитные, сделаны в виде цилиндров с косыми дугообразными зубьями. Всего в механизме применяется 3 пары червячных сателлитов, установленных вокруг шестеренок полуосей.

Самоблокирующийся дифференциал работает так:

1. Во время прямолинейного движения червячные сателлиты ведут себя аналогично конусным – не крутятся сами, но вращают оси от главной передачи.
2. На повороте число оборотов одной полуоси вырастет и она придаст вращение парам сателлитов – мощность начнет распределяться по-разному.
3. Поскольку каждая пара сателлитов связана между собой прямозубой передачей, пробуксовка одного колеса исключается. Ось способна крутить свой сателлит, тот вращает соседний, который уже не может поворачивать вторую полуось. Механизм блокируется автоматически.

Устройство Torsen – самое надежное и передовое, но слишком дорогое, поэтому ставится на машины максимальной комплектации. В остальных применяются более доступные механизмы повышенного трения.

В среде любителей экстремальной езды по бездорожью известен простейший способ избежать пробуксовок – блокировка заднего дифференциала с помощью сварки. Сателлиты намертво привариваются к осям и всегда находятся в неподвижном состоянии. Правда, подобные автомобили предназначены только для езды по грунту и снегу – эксплуатировать их на твердом покрытии чересчур неудобно и дорого.



Источник: https://autochainik.ru/princip-raboty-differenciala.html

Самоблокирующийся дифференциал Torsen

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

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

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

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

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

Основные составные элементы узла

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

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

Компоновка Torsen T2

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

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

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

Устройство Torsen T1

Принцип функционирования

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

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

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

Принцип работы дифференциала между осями

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

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

Виды

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

Виды конструкций Torsen

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

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

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

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

Положительные и отрицательные качества

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

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

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

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

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

Источник: http://autoleek.ru/transmissija/differencialy-i-mufty/samoblokiruyushhijsya-differencial-torsen.html