Дифференциал «торсен»: принцип работы

Устройство

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

Вам будет интересно:Где находится реле стартера ВАЗ-2112? Расположение, назначение, замена и устройство

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.

Блокировка дифференциала и система курсовой устойчивости

Чтобы крутящий момент полуосей снова стал одинаковым, нужно блокировать действие сателлитов или обеспечить его передачу от чашки на нагруженную полуось.

Это особенно актуально для машин повышенной проходимости, имеющих полный привод 4Х4. Не только потому что они предназначены для езды по местности с тяжелыми дорожными условиями. Стоит машине, оснащенной тремя дифференциалами (два межколесных, один межосевой), хотя бы в одной из четырех точек потерять сцепление – величина крутящего момента остальных колес устремится к нулевому значению, и машина откажется ехать.

Избежать неприятностей помогает блокировка, которая может быть либо частичной, либо полной (зависит от степени перераспределения усилий между полуосями), а также либо ручной, либо автоматической (зависит от степени контроля со стороны водителя).

Хорошо себя зарекомендовали самоблокирующиеся дифференциалы, распределяющие крутящий момент, учитывая его разность на полуосях или исходя из значений угловых скоростей.

Наиболее сложным совершенным способом устранить недостатки узла является электронная блокировка, реализуемая на базе системы курсовой устойчивости, датчики которой контролирует все необходимые параметры во время движения автомобиля. На основе полученных данных работа автомобиля корректируется автоматически.

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.

DPS

Контактно транзисторное зажигание своими руками. принцип работы коммутатора зажигания, какие виды бывают и как проверить неисправность. что собой представляет и каков принцип работы коммутатора зажига

Dual Pump System — система с двумя насосами, автоматически подключающая вторую ось, когда не хватает одной. Применяется в системах полного привода Honda. Достоинства: работает автоматически, на хорошей дороге экономит бензин. Недостатки: ограниченная проходимость, сложность, ограничения на буксировку.

Шестеренчатые самоблокирующиеся дифференциалы

Существует три типа таких дифференциалов:

• планетарные
• Quaife
• Torsen.

Все они основаны на свойстве косозубой или червячной передачи «заклинивать» при определенном соотношении крутящих моментов. Такие дифференциалы передают большую часть крутящего момента (до 80%) небуксующему колесу. Применяются во внедорожниках и гоночных автомобилях. Недостатки: сложность; большая потеря мощности, чем у обычного дифференциала. Дифференциал типа Torsen изобретен в 1958 г. американцем Верноном Глизманом. Имеет достоинства вязкостной муфты и не имеет ее недостатков. Принцип работы основан на свойстве червячной передачи «расклиниваться». Название Torsen произошло от англ. Torque sensitive («чувствительный к крутящему моменту»). Torsen — товарный знак JTEKT Torsen North America Inc.

Разновидностей конструкций не так уж и много — можно выделить три основных:

Первый тип (T-1).

Червячными парами являются шестерни ведущих полуосей и сателлиты. При этом каждая полуось имеет собственные сателлиты, которые парно связанны с сателлитами противоположной полуоси обычным прямозубым зацеплением. Следует отметить, что ось сателлита перпендикулярна полуоси. При нормальном движении и равенстве передаваемых на полуоси моментов, червячные пары «сателлит / ведущая шестерня» либо остановлены, либо проворачиваются, обеспечивая разницу угловых скоростей полуосей в повороте. Как только дифференциал пытается отдать момент на одну из полуосей, то червячную пару этой полуоси начинает расклинивать и блокировать с чашкой дифференциала, что приводит к частичной блокировке дифференциала. Данная конструкция работает в самом большом диапазоне отношений крутящего момента — от 2,5/1 до 5,0/1, то есть является самой мощной в серии. Диапазон срабатывания регулируется углом наклона зубцов червяка. Рис.10 Рис.11Второй тип (T-2). Автором этого типа является англичанин Rod Quaife В данном случае, оси сателлитов параллельны полуосям. Сателлиты расположены в своеобразных карманах чашки дифференциала. При этом парные сателлиты имеют косозубое зацепление, которое расклиниваясь, так же участвует в процессе блокировки. Подобное устройство имеет и дифференциал TrueTrac компании EATON. Даже у нас в России появилось производство аналогичных дифференциалов под отечественные автомобили УАЗ и т. д. Рис.12 Рис.13Третий тип (Т-3). Планетарная структура конструкции позволяет сместить номинальное распределение момента в пользу одной из осей. Срабатывание частичной блокировки происходит при 20–30% разнице в передаваемых на оси моментах. Подобная структура дифференциала делает его компактным, что в свою очередь, упрощает конструкцию и улучшает компоновку раздаточной коробки. Рис.14 В отличие от других конструкций, датчики вращающего момента работают практически в любых условиях. Даже если колеса вращаются с различными скоростями (поворот, прохождение через ухабы), они тем не менее всегда получают вращающий момент основанный на сцеплении. Рис.15 В целом, смещение номинального распределения момента между осями возможно в диапазоне от 65/35 до 35/65. Срабатывание частичной блокировки происходит при 20–30% разнице в передаваемых на оси моментах. Так же, подобная структура дифференциала делает его компактным, что в свою очередь, упрощает конструкцию и улучшает компоновку раздаточной коробки. Вышеописанные torque sensitive дифференциалы очень популярны в автоспорте. Более того, многие производители устанавливают такие дифференциалы на свои модели штатно, как в качестве межосевых, так и межколесных дифференциалов. Например, Тойота устанавливает такие дифференциалы как на легковые автомобили (Supra, Celica, Rav4, Lexus IS300, RX300 и. т. д), так и на внедорожники (4Runner / Hilux Surf, Land-Cruiser, Mega-Cruiser, Lexus GX470) и автобусы (Coaster Mini-Bus). Данные дифференциалы не требуют применения специальных присадок к маслу (в отличие от friction-based дифференциалов), однако лучше использовать качественное масло для нагруженных гипоидных передач. Не ниже API GL-5.

Где используется подобное устройство?

Как вы уже поняли, для каждого вида автомобилей существуют свои дифференциалы и способы блокировки разницы мощностей. Если вы ездите на легковом автомобиле по ровной и гладкой асфальтированной дороге или трассе, вам не нужно заботиться об описанной выше проблеме. Как уже было сказано ранее, наиболее применимым такой дифференциал является во внедорожниках и спортивных автомобилях. Если вы ездите на внедорожнике, то, вероятнее всего, вам приходится передвигаться по пересеченной местности, где велика вероятность того, что ваша машина начнет буксовать. И чтобы этого избежать, как вы уже поняли, вам нужна качественная блокировка дифференциала.

LSD-версия идеально для этого подходит, равномерно распределяя потоки мощности и не допуская того, что один вал получает всю мощность, а другой остается неподвижным. Примерно то же самое происходит и в том случае, когда вы ездите на спортивном автомобиле. Однако в данном случае ваша цель не справиться с пересеченной местностью, а одолеть асфальт на старте.

Если вы хотя бы раз видели, как легковая машина стартует на больших оборотах с места, вы точно заметили, что колеса на старте прокручиваются – это происходит как раз из-за слишком высокой разницы в потоках мощности. Самоблокирующийся дифференциал понижает эту разницу до допустимого минимума, тем самым минимизировав и прокрутку колес на старте при больших оборотах. Так что, к примеру, LSD-дифференциал Subaru гоночной модели будет стремиться к тому, чтобы максимально ограничить разницу между потоками мощности, но при этом без ущерба к общим показателям автомобиля.

Применение дифференциалов Torsen

Раскрыть…

Дифференциалы Torsen используются как в качестве межосевых, так и в качестве межколесных, в зависимости от решаемой задачи.

В качестве межосевого дифференциала:

• Alfa Romeo Q4 в версиях 156 Crosswagon & Sportwagon, 159, Brera & Spider Q4
• версии Audi quattro с 1987 года: 80 & 90, S2, RS2 Avant, 100 / 200 / 5000, Coupe quattro, A4 & S4, RS4, A5 & S5, A6 & S6, RS6, A8 & S8, A6 allroad quattro, Q5, Q7, V8 MT
• Chevrolet TrailBlazer SS
• Lexus GX, LS 600h / LS 600h L, LX
• Mitsubishi Triton пятого поколения
• Range Rover L322
• Saab 9-7X Aero
• Toyota: 4runner Limited, FJ Cruiser 6MT, Landcruiser 200, Landcruiser 120/150, Sequoia
• Volkswagen: Passat B5 (торговые марки 4Motion & Syncro), Amarok (не во всех версиях)
• Nissan Frontier (Nismo/Pro 4x Off Road)

Межосевой и задний дифференциалы:

• Audi V8 MT
• Audi i8

Передний и задний дифференциалы:

• Humvee
• Mitsubishi Pajero Evolution

Только передний дифференциал:

• Honda/Acura Integra Type R
• Alfa Romeo: GT, 147 Q2
• Honda Civic Si (с 2006 года)
• Honda Civic 1.8 VTi Europe & UK (5D & Aerodeck Wagon, 1996–2000)
• Ford Focus RS
• Mitsubishi Pajero
• Nissan Maxima SE 6MT
• Nissan Sentra SE-R Spec-V
• Oldsmobile Calais W41 (7 машин оборудованы на заводе, код опции C41)
• Oldsmobile Achieva W41 (7 машин оборудованы на заводе, код опции C41)
• Rover 200 Coupe Turbo, 200 BRM/LE, 220 Turbo, 420 Turbo, 620 Ti, 820 Vitesse (только версия 200PS)
• Honda Accord Type R
• Subaru Impreza STI после 2005
• Ford F-150 SVT Raptor начиная с 2012 модельного года
• Volvo 850 R только в сочетании с M59 MT
• Renault Megane RS
• Peugeot RCZ R
• Peugeot 208 GTI и 308 GTI (Peugeot Sport)

Только задний дифференциал:

• Audi V8 AT
• Audi R8
• Alfa Romeo: 155 Q4, 164 Q4
• BMW Z3
• Citroën BX 4×4 с ABS (так же как и Peugeot 405 4×4)
• Dodge/Ram Heavy Duty с 2003 года, оснащенный задней осью 11.5 AAM
• Ford Ranger FX4 (только 2002), Ranger FX4 Level II (2003-2009)
• Honda S2000
• Hyundai Genesis Coupe
• Lancia Delta Integrale
• Lexus IS, Lexus IS F, Lexus LFA
• Maserati Biturbo
• Mazda: Miata/MX-5 (опция на моделях 1994-2005 MT), RX-7, RX-8
• Nissan Silvia S15 SpecR
• Nissan Skyline R34 GTT, 25GT-X, 25GT-V MT
• Peugeot 405 4×4 с ABS (так же как и Citroën BX 4×4)
• Peugeot 505 turbo sedan (только 1989 модельный год)
• Subaru Impreza WRX STI (2007–2011)
• Toyota: Celica GT-Four, Supra, Soarer, Aristo, Mark II, Chaser, Cresta, Verossa, Altezza
• Pontiac Firebird четвертое поколение (1999-2002)
• Chevrolet Camaro четвертое поколение (1999-2002)
• Chevrolet Camaro SS, Pontiac Fire Hawk & Comp T/A четвертое поколение (1996-1997)
• Subaru Legacy spec.B
• 2012 Ford Mustang Boss 302, опция (стандарт на Laguna Seca Edition)
• 2014 Ford Mustang Shelby GT500, опция
• 2014 Ford Mustang GT в составе GT Track Package
• 2015-2016 Ford Mustang GT в составе Performance Package
• Toyota GT86 (также продавалась как Subaru BRZ и Scion FR-S на некоторых рынках)
• Super Duty F-450/550 с 1999 года (Ford)

Данные дифференциалы не требуют применения специальных присадок к маслу (в отличии от friction-based LSD), однако в них лучше использовать качественное масло для нагруженных гипоидных передач.

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

Назначение дифференциала типа TorsenДифференциал – устройство, передающее усилие от единственного источника (коробки передач) к двум приводам колес, и при этом обеспечивающее независимость (дифференцирование) вращения этих приводов. В результате могут вращаться с разными угловыми скоростями при прохождении поворотов, когда внутреннее колесо проходит более короткий путь, чем внешнее. Простейший дифференциал распределяет мощность между колесами равномерно. Соответственно, при пробуксовке одного колеса усилие на втором равно нулю. Более совершенные устройства, подавляющее большинство которых относится к классу самоблокирующихся дифференциалов или дифференциалов повышенного трения оснащены механизмами, обеспечивающими блокировку «вывешенной» полуоси и перераспределение усилия таким образом, чтобы максимум мощности передавалось на колесо, сохраняющее сцепление с дорогой.Дифференциал типа Torsen считается оптимальным решением для полноприводных автомобилей, эксплуатируемых в жестких условиях. Торсен – не фамилия изобретателя, а аббревиатура от «Torque Sensing», то есть .

Вместо послесловия

Данный текст предназначен для понимания вами механики работы того самого узла, который помогает вам выехать из сугроба в тот самый день, когда коммунальщики забыли поработать. Ну или вы очень хотите прокатиться по полю на дачу. Думаю, на этом можно заканчивать цикл статей про этот узел, и готовить вам очередную техническую информацию про другие узлы автомобиля, которыми вы пользуетесь каждый день, но даже не подозреваете, как они работают.

25.09.2018

28.02.2020

22.08.2019

02.11.2018

20.03.2020

08.05.2020

17.09.2020

23.11.2015

28.02.2017

28.11.2017

02.11.2018

12.04.2021

13.06.2019

20.06.2018

21.07.2021

23.05.2017

20.03.2019

18.01.2018

Звезды за рулем

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

Это интересно: Что такое вага?

Ради будущего и экономии топлива: Quattro Ultra

В 2020 году Audi представила новый по конструкции тип полного привода: Quattro ultra, который впервые нашел применение на Audi A4 allroad в середине 2020 года. Примечательно, что прежде приставку ultra имели не типы привода, а модели Audi, отличающиеся особой экономичностью. Эти модели предназначены в основном для экономичной Европы. Полный привод Quattro ultra собственно и создан для того, чтобы еще больше снизить экономию топлива, за счет снижения потерь в трансмиссии. Quattro ultra может сочетаться только с 2-литровыми моторами в комбинации с механической КПП или с АКП S tronic.

Итак, Quattro ultra является постоянным полным приводом, который активно регулирует подводимый к заднему мосту крутящий момент. В сердце этой трансмиссии лежит электронноуправляемая многодисковая муфта с гидравлическим приводом. Она пристыкована к коробке передач. Еще одна муфта – с кулачковым исполнительным механизмом – интегрирована в заднюю главную передачу.

Особенность привода Quattro ultra заключается во взаимодействии муфты полного привода с кулачковой муфтой в задней главной передаче. Она позволяет при разомкнутой муфте полного привода обездвижить раздаточную коробку (главную пару) с валом привода задней оси, разобщив их и остальную трансмиссию. Когда обе муфты размыкаются, карданный вал привода задней оси и детали задней главной передачи становятся неподвижными, что снижает потери на трение. Этим значительно экономится топливо и уменьшается выброс CO2. Обещана экономия на уровне 0,3 л/100 км.

Муфта полного привода Quattro ultra распределяет крутящий момент в свободной пропорции. Когда полный привод не нужен и необходимости в нем в ближайшее время не предвидится, происходит переключение на более эффективный с точки зрения расхода топлива передний привод.

При этом сначала размыкается муфта полного привода и производится оценка ходовых качеств автомобиля, движущегося на одном только переднем приводе. Если ходовые качества стабильны, размыкается кулачковая муфта в задней главной передаче.

Блок управления полным приводом постоянно отслеживает параметры вращения колес и ускорения и позволяет спрогнозировать уход автомобиля в занос за 500 мс до наступления этой негативной ситуации. Этих 500 мс достаточно для того, чтобы исполнительные механизмы Quattro ultra успел активировать полный привод.

Для подключения полного привода необходимо, чтобы кулачковая муфта в задней главной передаче снова сомкнулась. Включить ее мгновенно невозможно, так как в переднеприводном режиме коробка заднего дифференциала неподвижна. Ее нужно «раскрутить» и синхронизировать скорость ее вращения. Поэтому при включении полного привода сначала смыкается муфта полного привода, разгоняя карданный вал и соединенную с ним ведомую шестерню задней главной передачи. Когда частота вращения коробки заднего дифференциала стала примерно синхронной, активируется кулачковая муфта.

Чувствительные к скорости

Такие дифференциалы изменяют распределение тяги в зависимости от разницы между текущими скоростями выходных валов. Данный тип LSD подразделяется на 2 вида.

Вязкий (VLSD)

В конструкции дифференциала этого типа применяется специальная камера, наполненная вязкой жидкостью (маслом на основе силикона) и содержащая несколько дисков. Ее внутренняя часть соединена с приводным валом. А внешняя сторона корпуса контактирует с дифференциалом. Блокировка LSD в данном случае происходит потому, что часть дисков двигается в одном направлении, а вторая — в другом. Возникающее между ними трение провоцирует смещение крутящего момента.

Основной недостаток такого дифференциала заключается в том, что при продолжительных и высоких нагрузках увеличивается температура масла. Это приводит к расширению жидкости, вследствие чего муфта блокируется даже в том случае, когда не нужно. А примерно после 100 тысяч километров из-за указанных конструктивных особенностей дифференциал начинает работать, как открытый. Поэтому при таком пробеге нужно менять центральную часть VLSD. Залить новую жидкость не дают конструктивные особенности дифференциала.

Героторный насос

В дифференциале данного типа применяется героторный насос, который за счет гидравлического сжатия перераспределяет крутящий момент от быстрого колеса к медленному. Как и в случае с вязкостным LSD, у этой конструкции есть определенные ограничения. В частности, если скорость вращения одного колеса превышает заданный предел, то героторный насос не сможет обеспечить достаточное гидравлическое сжатие для передачи тяги. Однако современные автомобили дополняются электроникой, которая снижает вероятность возникновения подобных последствий.

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:

Однако, если вы любите автомобили и технику, бесчисленные и разнообразные способы сделать это увлекательны и зная, что они могут сделать вас лучшим водителем. Итак, чтобы начать с этой проблемы с колесами, что мне нужно, чтобы все 4 колеса водили мою машину?

Вам в основном нужно 3 вещи для этого.

• Передний дифференциал задний дифференциал.
• Один из способов подключения к двум.

Это называется смещением скорости, и тот же принцип применяется и к передней и задней осям, как показано здесь. Как вы можете видеть, внутреннее колесо перемещается на меньшее расстояние на повороте, чем снаружи, и то же самое касается передней и задней осей.

• 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)

“Haldex”

ЭТО НАЗВАНИЕ образовано от имени собственного шведской фирмы “Haldex”, первой в мире разработавшей и запатентовавшей дифференциал на основе многодисковой муфты с электронным управлением. В последнее время такие устройства становятся все более и более популярными. Причем подавляющее большинство автопроизводителей использует на своих моделях дифференциалы, произведенные непосредственно фирмой “Haldex”. Дело в том, что выпускаются такие муфты в виде единого узла, легко адаптируемого к установке практически на любой автомобиль.

По своей конструкции муфта “Haldex” отчасти похожа на виско-муфту, но отличается от нее принципом работы. В шведском устройстве блокировка производится не за счет изменения свойств залитой в корпус жидкости, а путем сжатия дисков с помощью управляемого электроникой гидропривода. Например, если датчики фиксируют, что один вал дифференциала начал вращаться быстрее, то блок управления немедленно дает команду электрическому насосу поднять давление в системе и прижать один диск к другому. Таким образом “Haldex” блокируется. А регулируя усилие сжатия дисков, электронный блок управляет и степенью блокировки муфты.

Относительно небольшая стоимость, минимальные запаздывания в работе и гибкость настроек – главные преимущества гидравлической многодисковой муфты типа “Haldex”. Поэтому на современных автомобилях такие устройства широко используются как совместно с обычным дифференциалом (для его блокировки), так и вместо него (к примеру, для подключения полного привода на многих внедорожниках). Такой трансмиссией, основанной на многодисковой гидравлической муфте, могут похвастать “Nissan X-Trail”, “Renault Koleos”, “VW Tiguan”, “Mitsubishi Outlander XL”, “Toyota RAV4”, “Audi TT”, “Audi A3”, “VW Golf 4Motion” и, естественно, все полно-приводные модели “Volvo”.

Назначение

Применение дифференциалов в трансмиссиях автомобилей обусловлено необходимостью обеспечить вращение ведущих колёс одной оси с разной частотой. В первую очередь это необходимо в поворотах, но также и при разном диаметре ведущих колёс, что возможно при вынужденной установке шин двух разных типоразмеров или при разности давления в шинах. В случае, если оба колеса имеют жёсткую кинематическую связь, любое рассогласование частот вращения по вышеупомянутым причинам приводит к возникновению так называемой паразитной циркуляции мощности. Это безусловно вредное явление вызывает проскальзывание колеса с меньшей силой сцепления относительно поверхности дороги, дестабилизирует движение автомобиля по дуге, нагружает трансмиссию и двигатель, повышает расход топлива и проявляется тем сильнее, чем меньше радиус поворота и выше силы сцепления, действующие на колёса. Дифференциал, установленный в разрез валов привода колёс одной оси, позволяет разорвать жёсткую кинематическую связь между колёсами и устранить паразитную циркуляцию мощности, не потеряв при этом возможностей по передаче мощности на каждое колесо с КПД близким к 100%. Подобный дифференциал называется «межколёсным», а данная область применения является основной для дифференциалов вообще, так как межколёсный дифференциал присутствует в приводе ведущих колёс всех легковых, грузовых и абсолютно подавляющей части внедорожных, спортивных и гоночных автомобилей.

Помимо привода ведущих колёс автомобиля дифференциалы также применяются:

• В приводе двух и более постоянно ведущих осей от одного двигателя (так называемый «межосевой» дифференциал).
• В приводе соосных воздушных и водных винтов противоположного вращения (в качестве дифференциала и редуктора одновременно).
• В дифференциальных механизмах поворота гусеничных машин (в связке из одного-двух-трёх дифференциалов с разными принципами совместной работы).
• При сложении передаваемой вращением мощности от двух двигателей с произвольными частотами вращения на один общий вал.

При повороте автомобиля, все его колеса проходят разный по длине путь, и если между двумя ведущими колесами существует жесткая связь, они начнут проскальзывать. Скольжение колес при повороте приводит к повышенному расходу топлива, износу шин, нарушению устойчивости и т. п.

Дифференциал позволяет ведомым валам вращаться с разными угловыми скоростями и выполняет функции распределения подводимого к нему крутящего момента между колесами или ведущими мостами. Дифференциалы бывают межколесными и межосевыми (в случае установки между несколькими ведущими мостами).

Впервые дифференциал был применен в 1897г. на паровом автомобиле. В настоящее время все автомобили имеют межколесные дифференциалы на ведущих мостах. Наиболее распространенным является конический симметричный дифференциал, включающий в себя: корпус, сателлиты, ось сателлитов (или крестовину) и полуосевые шестерни. Обычно число сателлитов в дифференциалах легковых автомобилей — два, грузовых и внедорожных — четыре.

Симметричный дифференциал получил свое название за способность распределять подводимый момент поровну при любом соотношении угловых скоростей, соединенных с ним валов. Применение такого дифференциала в качестве межколесного, обеспечивает устойчивость при прямолинейном движении, а также при торможении двигателем на скользкой дороге.

Существенным недостатком обычного дифференциала является снижение проходимости автомобиля, если одно из его колес попадает в условия малого сцепления с опорной поверхностью. При этом на колесо, находящееся в нормальных сцепных условиях, нельзя подвести крутящий момент, превышающий тот, который может быть реализован на колесе, находящемся в условиях малого сцепления (это приводит к пробуксовке колеса). Для преодоления этого недостатка в некоторых конструкциях используются Дифференциалы полноприводных автомобилей различных конструкций.

1) с электронной блокировкой;

2) с дисковым дифференциалом;

3) с вязкостной муфтой.

Управление системой осуществляется как механически водителем, так и с помощью специальных блоков управления, которые учитывают угловые скорости колес и разность крутящего момента на переднем и заднем приводе. Полностью автоматические системы позволяют экономить топливо, обеспечивают улучшение проходимости автомобиля, облегчая его управление на высокой скорости и лучше реализуют мощность мотора.

Сегодня подобные системы самоблокирующихся дифференциалов зарекомендовали себя с наилучшей стороны, они отличаются прочностью, надежностью и долговечностью, не требуя в процессе эксплуатации какого-либо сложного обслуживания и ремонта.

Плюсы и минусы дифференциала типа Torsen

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

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

История создания

До того, как появилось данное устройство, водители самоходных механических транспортных средств наблюдали снижение управляемости экипажа, когда он на скорости преодолевал поворот. В этот момент у всех колес, имеющих жесткую связь друг с другом через общую ось, одинаковая угловая скорость. Из-за этого эффекта одно из колес теряет контакт с дорожным покрытием (двигатель заставляет его крутиться с одной скоростью, а дорожное покрытие препятствует этому), что ускоряло износ покрышек.

Для решения данной проблемы инженеры, разрабатывающие очередные модификации автомобилей, обратили внимание на устройство, которое создал французский изобретатель О.Пеккёр. В его конструкции были валы и шестеренки

Работа механизма сводилась к тому, чтобы крутящий момент передавался от парового двигателя на ведущие колеса.

Хотя во многих случаях на поворотах транспорт стал более стабильным, но с помощью этого устройства невозможно было полностью устранить пробуксовку колес с разной угловой скоростью. Особенно этот недостаток проявлялся, когда машина попадала на скользкое дорожное покрытие (лед или грязь).

Так как транспорт все равно оставался нестабильным при прохождении поворотов на дороге с плохим покрытием, часто это приводило к возникновению дорожно-транспортных происшествий. Ситуация изменилась, когда конструктор Фердинанд Порше создал кулачковый механизм, который предотвращал проскальзывание ведущих колес. Этот механический элемент нашел свое применение в трансмиссии многих моделей Volkswagen.

Дифференциал с самоблокирующимся устройством был разработан американским инженером В.Глизманом. Механизм был создан в 1958-м году. Изобретение было запатентовано компанией Torsen, и до сих пор носит это название. Хотя само устройство изначально было достаточно эффективным, со временем появилось несколько модификаций или поколений этого механизма. В чем их разница, рассмотрим немного позже. Сейчас сосредоточимся на принципе работы дифференциала Торсен.