Дифференциал Torsen — это тип самоблокирующегося дифференциала с червячной передачей. Как и любой другой дифференциал, он предназначен для распределения крутящего момента между ведущими колесами или между ведущими мостами. Название механизма происходит от фразы Torque Sensing, что переводится как «чувствительный к крутящему моменту». Обзор принципа работы, основных компонентов, преимуществ и недостатков этого другого поколения электропередач.
Принцип работы
Общий вид дифференциала Торсен
Torsen — это червячный самоблокирующийся дифференциал. Это означает, что дифференциал блокируется автоматически при возникновении разницы крутящего момента между корпусом механического устройства и его приводным валом. Сам дифференциал состоит из ведомой и ведущей червячных передач, которые называются «полуосями» и «сателлитами» соответственно. Червячная передача имеет одну особенность: она не вращается на других передачах, но сама может приводить в движение другие передачи. Эта особенность (заклинивание) позволяет частично блокировать дифференциал.
Рассмотрим, как работает дифференциал с червячной передачей в мосту.
Если колеса автомобиля имеют хорошее сцепление и плавный ход, крутящий момент равномерно распределяется между осями. При внезапном увеличении крутящего момента приводные червяки пытаются начать движение в противоположном направлении. Ведомые шестерни перегружаются, выходные валы блокируются, и избыточный крутящий момент от двигателя машины передается на другую ось.
Самоблокирующийся червячный дифференциал между колесами включается при пробуксовке одного из колес. Когда крутящий момент на одном колесе уменьшается в результате пробуксовки, дифференциал блокируется и передает крутящий момент от двигателя на другое колесо. Проскальзывающее колесо частично блокируется, и степень блокировки зависит от того, насколько сильно потерян крутящий момент.
Ограниченный дифференциал повышенного трения Torsen позволяет достичь максимального распределения крутящего момента 7:1 (86%:14%).
Устройство и основные компоненты
Краткий обзор основных компонентов, составляющих дифференциал Torsen:
- Правый и левый полувалы коробки передач (другое название: «солнечная коробка передач»). Крутящий момент передается на оси/шарниры через шлицевое соединение.
- Сателлиты правой и левой полуосевых передач. Они соединяют чашку дифференциала с шестернями полуосей. Torsion имеет в своей конструкции четыре спутника.
- Жилье (другое название: «чаша раздора»). Она передает крутящий момент от главной коробки передач к шестерням, приводимым в движение спутниками. На нем установлена главная звездочка коробки передач. Внутри дифференциального стакана находятся оси, на которых установлены сателлиты.
- Выходные валы.
Схема дифференциала Torsen в трансмиссии Audi Quattro
Следует отметить, что этот тип самоблокирующегося дифференциала имеет наиболее совершенную конструкцию.
Поколения дифференциала Torsen
Самоблокирующийся дифференциал имеет три поколения:
- T-1 — это первое поколение самоблокирующегося дифференциала крутящего момента. Червячные муфты являются сателлитами и шестернями ведущих мостов. Полуосевые сателлиты соединены шестернями с цилиндрическими зубчатыми колесами. Оси сателлитов перпендикулярны полуосям. Дифференциал Thorsen первого поколения позволяет колесам автомобиля вращаться с разной скоростью. При проскальзывании колеса механизм пытается передать большую часть мощности двигателя автомобиля на другую полуось, что приводит к заклиниванию червячной передачи этой полуоси. Сила трения, возникающая в червячной передаче из-за разности значений крутящего момента на колесах, блокирует дифференциал. Дифференциал Torsen первого поколения является самым мощным среди всех конструкций в своем классе.
- T-3 — это дифференциал третьего поколения. Он имеет планетарную конструкцию. Третье поколение Torsen в основном используется в качестве межосевого дифференциала в полноприводных автомобилях. Механизм имеет компактные размеры благодаря тому, что ведущая шестерня и оси сателлитов размещены в конструкции параллельно.
- T-2 — это второе поколение устройства. Основное отличие от первого поколения: оси сателлитов расположены вдоль осей полуосей; сами сателлиты находятся в специальных карманах в корпусе дифференциала, а шестерни парных сателлитов, которые участвуют в процессе блокировки механизма при заклинивании, косозубые.
Преимущества и недостатки
Начнем с преимуществ дифференциала Torsen:
- плавность работы;
- Распределение мощности двигателя автомобиля между колесами или ведущими мостами происходит автоматически и не требует участия водителя;
- высокая точность работы;
- низкий уровень шума;
- низкий уровень шума; при правильной эксплуатации дифференциал практически не требует технического обслуживания (необходимо лишь своевременно проверять и заменять уровень трансмиссионного масла).
- мгновенное перераспределение крутящего момента не влияет на процесс торможения;
недостатки дифференциала Торсена:
- относительно низкая эффективность;
- высокий износ нагруженных компонентов;
- высокая стоимость из-за сложности изготовления и монтажа механизма;
- повышенный расход топлива из-за потерь на трение механических компонентов устройства;
- ускоренный износ деталей при использовании на одной оси колес с разными характеристиками (например, при установке запасного колеса, отличающегося от установленных колес).
- механизм требует специальных смазочных материалов из-за значительного тепла, выделяемого во время работы;
- предрасположенность к судорогам;
Применение
Дифференциал Torsen используется в качестве межколесного и межосевого дифференциала. Дифференциал Audi Quattro Torsen хорошо известен. В современных полноприводных автомобилях это механическое устройство устанавливается довольно часто. Стоит отметить, что дифференциал Torsen используется почти во всех автомобилях Hummer.
Популярность разделителя крутящего момента Torsen объясняется тем, что он не связан с какой-либо электроникой или муфтами. Этот компонент трансмиссии представляет собой относительно простой механизм, характеризующийся молниеносной реакцией и отсутствием негативного влияния на процесс торможения. Именно поэтому этот дифференциал используется ведущими производителями автомобилей.
