Дифференциал Torsen: поколения, устройства и принцип работы

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

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)

Устройство

Устройство и принцип работы коробки передач multitronic
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.

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

Назначение

Что такое полный привод 4wd и как работает? принцип работы и для чего нужен

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.

Торсен Т2 ГП4.1

Кому-то не хватает тормозов, кому-то китайской мультимедии, кому бампер под 3-е поколение, кому динамики ну а меня зае… весь крутящий момент на одно колесо))) Долго просматривал объявы на дром’е и вот появилось в продаже то что так долго искал, а именно торсен Т2 8 дюймов именно с нештатной парой 4.1 Выкупил. Конечно можно заказать одну внутрянку подешевле, но начитался про какое-то там «пятно контакта» и не стал рисковать. Долгожданная неделя ожидания и вот он у меня))) Тюбик герметика, 2 литра трансмиссионного масла, 3 литра пива и едем в деревню на эстакаду. С братом за часа 2 мы его махнули, проблем вообще ни каких! Глушитель не снимал, ходовую не разбирал! Так как у меня уже есть опыт с блокировками (ставил на сотого чайзера торсен Т1) знал чего ожидать))) а именно уверенный старт с двух ног, бочком идёт веселее, интереснее и предсказуемо, не надо усираться в отсечке. На парковке теперь не стыдно покрутиться перед владельцами турер V и достойно пожечь резину(крутиться очень уверенно).

Что касаемо гп 4.1 в сравнении со штатной 3.9 могу сказать: я почувствовал что разгон стал динамичнее. По оборотам тахометра: например было на 6 передаче при 2тыс об/мин скорость

100км/ч. По расходу точно ни чего не изменится. По максималке: на определённом участке дороги максимум у меня получалось разогнаться

Источник

Применение

Устройство и принцип работы механической коробки передач

Самоблокирующийся дифференциал Torsen используют как в качестве межколесных, так и в качестве межосевых устройств распределения крутящего момента. Широкую известность получил дифференциал Torsen Audi Quattro. В современных полноприводных автомобилях данное механическое устройство устанавливается довольно часто. Отметим, что межосевой дифференциал Torsen используется практически на всех автомобилях Hummer.

Популярность устройства распределения крутящего момента Торсен обусловлена отсутствием связи с какой-либо электроникой или муфтами. Данный элемент трансмиссии – это сравнительно простой механизм, отличающийся мгновенным срабатыванием и отсутствием негативного влияния на процесс торможения. Именно поэтому дифференциал данного типа используют в своих автомобилях ведущие автопроизводители.

DPS

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.11
Второй 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.13
Третий 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.

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.

Устройство и основные компоненты

Audi Quattro

Рассмотрим, из каких основных элементов состоит Торсен:

Корпус (другое название: «чашка дифференциала»). Он передает крутящий момент от главной передачи на полуосевые шестерни через сателлиты. На нем крепится ведомая шестерня главной передачи. Внутри чашки дифференциала имеются оси, на которых установлены сателлиты.
Правая и левая полуосевые шестерни (другое название: «солнечные шестерни»). Они передают крутящий момент на оси/полуоси через шлицевое соединение.
Сателлиты правой и левой полуосевых шестерен. Соединяют чашку дифференциала и полуосевые шестерни. Торсен имеет в своей конструкции четыре сателлита.
Выходные валы.

Отметим, что данная разновидность самоблокирующегося дифференциала обладает наиболее совершенной конструкцией.

Жесткая блокировка

Основная особенность жесткого типа блокировки заключается в том, что после задействования она распределяет момент между осями поровну. То есть, ведущий мост начинает работать как будто дифференциала в его конструкции вовсе нет.

Самым простым конструктивным исполнением полной блокировки является создание жесткой связи между корпусом дифференциала, закрепленного на ведомой шестерне главной передачи, и одной из полуосей. В результате такой связи дифференциал теряет возможность распределения вращения и передачи его только на одно колесо.

Простейшее конструктивное исполнение полной блокировки сводится к посадке на шлицы полуоси дополнительной муфты с механизмом управления. На этой муфте, а также на корпусе дифференциала проделаны зубья, которыми осуществляется зацепление этих элементов.

Для блокировки достаточно лишь ввести в зацепление муфту с корпусом и полуось получается жестко связанной с главной передачей.

Механическая блокировка

Полная блокировка используется как на межколесных, так и межосевых дифференциалах внедорожников и имеет исключительно принудительное ручное включение. При этом нередко этот механизм на переднем мосту не используется, чтобы не влиять на управляемость авто.

Принцип работы механизмов полной блокировки идентичен для всех вариантов, отличия заключаются лишь в конструктивном исполнении. А вот приводы их могут быть разными:

механический;
гидравлический;
пневматический;
электрический.

При этом все виды приводов выполняют одну задачу – вводят в зацепление муфту с корпусом.

Механический тип привода представлен в виде системы тяг и рычагов, гидравлический — двумя цилиндрами (главным и рабочим), соединенных между собой трубопроводной магистралью, пневматический – пневмоцилиндром с рабочей камерой, электрический – электродвигателем.

Достоинством жесткой блокировки является обеспечение высокой проходимости авто, поскольку при любых условиях колеса всегда двигаются с одной скоростью.

Но есть и недостатки:

Повышенная нагрузка на трансмиссию;
Невозможность движения по дорогам с твердым покрытием;
Не допускаются высокие скорости передвижения;
Ручное управление.

Несмотря на это многие любители полноценных внедорожников предпочитают именно этот тип блокировки.

Плюсы и минусы дифференциала типа Torsen

повышенный расходсмазочных материаловДифференциалы Torsenправильной эксплуатациинадежной работычервячной паройразных характеристиках

Гипоидными парами являются шестерни ведущих полуосей и сателлиты. При этом каждая полуось имеет собственные сателлиты, которые парно связаны с сателлитами противоположной полуоси обычным прямозубым зацеплением (при этом ось сателлита перпендикулярна полуоси). При нормальном движении и равенстве передаваемых на полуоси крутящих моментов гипоидные пары «сателлит / ведущая шестерня» либо остановлены, либо проворачиваются, обеспечивая разницу угловых скоростей полуосей в повороте.

Как только одна из полуосей начинает буксовать и крутящий момент на ней падает, гипоидные пары «полуось/сателлит» начинают вращаться и расклиниваться, создавая трение с чашкой дифференциала и друг с другом, что приводит к частичной блокировке дифференциала. За счет момента трения, дифференциал перераспределяет крутящий момент в пользу отстающей полуоси.

Данная конструкция работает в самом большом диапазоне распределения крутящего момента — от 2.5/1 до 5.0/1. Диапазон срабатывания конструктивно регулируется углом наклона зубцов червяка.

T-2, Type B

Раскрыть…

Данный тип дифференциала изобрел англичанин Rod Quaife. В нём используются косозубые шестерни полуосей и винтовые шестерни сателлитов (оси сателлитов параллельны полуосям). Сателлиты расположены в своеобразных карманах чашки дифференциала, при этом парные сателлиты образуют между собой еще одну винтовую пару, которая, расклиниваясь, также участвует в процессе блокировки. В дифференциале T-2 использована немного другая компоновка этого же устройства. В ней парные сателлиты соединены между собой со внешней стороны солнечных шестерней. По сравнению с первым типом, эти дифференциалы имеют меньший коэффициент блокировки, однако они более чувствительны к падению момента и срабатывают раньше (начиная от 1.4/1).

Такое устройство, в частности, имеют дифференциалы True Trac и Electrac (последний снабжен принудительной электрической блокировкой) компании Tractech. В России также есть производство аналогичных дифференциалов под отечественные автомобили.

T-3, Type C

Раскрыть…

Третий тип используется в основном для межосевых дифференциалов. Как и во втором типе, в данном дифференциале используются косозубые шестерни полуосей и винтовые шестерни сателлитов. Оси сателлитов параллельны полуосям. Планетарная структура конструкции позволяет сместить номинальное распределение крутящего момента в пользу одной из осей (например, 4Runner 4-го поколения: 40/60 в пользу задней оси). Соответственно, смещен и весь диапазон работы частичной блокировки: от 53/47 до 29/71. В целом, смещение номинального распределения момента между осями возможно в диапазоне от 65/35 до 35/65. Срабатывание частичной блокировки происходит уже при 20-30% разницы моментов. Подобная структура дифференциала делает его компактным, что, в свою очередь, упрощает конструкцию и улучшает компоновку раздаточной коробки.

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.

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

Если весь принцип работы рассматривать коротко, то Torsen может функционировать в трех режимах, в зависимости от сопротивления на колесах. При одинаковом сопротивлении дифференциал распределяет крутящий момент равномерно (червячные пары обездвижены, и дифференциал получается как бы заблокированным).

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.

Классика: Quattro с самоблоком Torsen.

Постоянный полный привод Quattro с самоблокирующимся межосевым дифференциалом.

Этот тип полного привода использовался c 1988 года. В его основе лежит самоблокирующийся дифференциал Torsen. Конечно, за 30 лет сам дифференциал претерпел изменения, которые в основном касаются распределения крутящего момента. Если первоначально дифференциал был симметричным, то в самых новых моделях Audi он распределят крутящий момент между осями в неравной пропорции. Сегодня самоблокирующийся межосевой дифференциал обеспечивает ассиметрично-динамическое распределение крутящего момента до 70% к передней оси или до 80% к задней. Перераспределение крутящего момента происходит без какой-либо

задержки и не требует регулирующего вмешательства системы ESC. Полный привод Quattro с самоблокирующимся межосевым дифференциалом Torsen сегодня можно встретить на самых больших Audi. Например, на новом Q7. За доплату его можно «скрестить» со спортивным задним дифференциалом. А вот Audi Q5 второго поколения уже перешел на привод, именуемый Quattro Ultra.

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. Для установки дифференциала необходимо досконально исследовать конструктивные особенности трансмиссии машины и определить, какой вид дифференциала подойдёт для установки (несмотря на универсальность изготовления дифференциалов, существуют отличия, не позволяющие произвести установку без выполнения доработок, замены деталей или агрегата). Установку дифференциалов повышенного трения необходимо выполнять специалистам высокой квалификации. При необходимости выполнения доработок может возникнуть потребность в токарных, фрезерных, шлифовальных и других станках.

Принцип работы

Общий вид дифференциала Torsen

Торсен является червячным самоблокирующимся дифференциалом. Это означает, что автоматическая блокировка дифференциала происходит при разности крутящих моментов на корпусе механического устройства и его на приводном вале. Сам дифференциал состоит из ведомых и ведущих червячных шестерен, которые называют “полуосевыми” и “сателлитами” соответственно. Червячная шестерня имеет одну особенность: она не вращается от других шестерен, однако сама может приводить во вращение другие шестерни. Это свойство (расклинивание) позволяет частично блокировать дифференциал.

Рассмотрим, как работает межосевой червячный дифференциал.

Если колеса автомобиля имеют хорошее сцепление с дорожным покрытием и движутся плавно, то крутящий момент между осями распределяется в равных отношениях. При резком увеличении крутящего момента ведущие червячные шестерни пытаются начать движение в противоположную сторону. Ведомые шестерни перегружаются, блокируются выходные валы, а лишний крутящий момент от двигателя машины передается на другую ось.

Межколесный самоблокирующийся червячный дифференциал включается в работу при проскальзывании одного из колес. При пробуксовке падает крутящий момент на одном колесе, Торсен блокируется и передает крутящий момент от двигателя машины на другое колесо. Блокировка буксующего колеса при этом является частичной, а степень блокировки зависит от того, насколько сильно уменьшилась величина крутящего момента.

Самоблокирующийся дифференциал Torsen может максимально перераспределить крутящий момент до соотношения 7:1 (86%:14%).

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.

Применение

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 .

Что лучше поставить, Torsen или LSD?

Всем здраствуйте.

Задался данным вопросом ну и хочу услышать мнение людей что лучше поставить?

Начнём с маленького предисловия что это вообще такое. =)

Дифференциал с повышенным внутренним сопротивлением (также: дифференциал ограниченного проскальзывания (LSD), дифференциал повышенного трения, самоблокирующийся дифференциал)

— это дифференциал, механика работы которого за счёт конструктивно заложенного повышенного внутреннего сопротивления между некоторыми вращающимися деталями позволяет такому дифференциалу без каких-либо управляющих воздействий извне выравнивать самостоятельно угловые скорости ведущего и ведомых звеньев вплоть до полной их взаимной блокировки и превращения всего дифференциала в прямую передачу.

Следует иметь в виду, что в англоязычной литературе данные дифференциалы обозначаются как «LSD (Limited-Slip Differential)», т.е. дифференциал ограниченного проскальзывания, и данный термин не определяет физического принципа работы устройства, наличия управления им и т.д. Имеет значение лишь сама функция блокировки неконтролируемой разницы в угловых скоростях приводов («проскальзывания»). «Ограниченность проскальзывания» подразумевает некий заданный предел разницы угловых скоростей, при превышении которого начинает срабатывать блокировка.

Torsen — это разновидность механического дифференциала повышенного трения, который чувствителен к крутящему моменту (Torque sensitive). Его работа основана на свойстве гипоидной или винтовой пары саморасклиниваться. Данный дифференциал используется на многочисленных марках и моделей автомобилей. С 1988г. Торсен является основой системы постоянного полного привода Quattro компании Ауди.

В качестве преимуществ использования дифференциала Torsen можно отметить быстроту срабатывания, выдерживания больших нагрузок, прекрасное ускорение и сцепление с поверхностью, весьма хорош с точки зрения курсовой устойчивости, но при этом усиливает недостаточную поворачиваемость автомобиля.

Изобретён дифференциал был в далеком 1958г. Верноном Глизманом (Vernon Gleason). Название Torsen произошло от английского «Torque sensitive» («чувствительный к крутящему моменту») и является товарным знаком JTEKT Torsen North America Inc (ранее Zexel Corporation, еще раньше Gleason Power Systems).

Принцип действия дифференциала Torsen

Дифференциалы Torsen относятся к типу «чувствительный к моменту дифференциал повышенного трения (Torque sensitive LSD) с гипоидным (червячным или винтовым) и косозубым зацеплением». В связи с опорой на свойство гипоидных или винтовых пар «саморасклиниваться», основные (или все) зацепления в таких дифференциалах винтовые или гипоидные. Существует три типа (поколения) этого дифференциала.

Заранее всем спасибо за совет и выбор.

Источник

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.

Назначение

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

Вам будет интересно:Ленточный тормоз: устройство, принцип действия, регулировка и ремонт

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 %.

Поколения дифференциала Torsen

Самоблокирующийся дифференциал Torsen имеет три поколения:

T-1 – первое поколение самоблокирующегося устройства распределения крутящего момента. В нем в качестве червячных пар выступают сателлиты и шестерни ведущих полуосей. Сателлиты полуосей связаны прямозубым зацеплением. Оси сателлитов перпендикулярны полуосям. Межколесный дифференциал Торсен первого поколения позволяет колесам автомобиля вращаться с различной скоростью. При проскальзывании колеса механизм пытается передать большую часть мощности двигателя автомобиля на другую полуось, после чего червячная пара этой полуоси расклинивается. При этом сила трения, которая возникает в червячном зацеплении из-за разности величин крутящих моментов на колесах, блокирует дифференциал. Первое поколение дифференциала Torsen самое мощное из всех конструкций в своем классе.
T-2 – второе поколение устройства. Главные отличия от первого поколения: оси сателлитов здесь расположены вдоль полуосей; сами сателлиты расположены в специальных карманах корпуса дифференциала; участвующие в процессе блокировки механизма при расклинивании шестерни парных сателлитов – косозубые.
T-3 – третье поколение дифференциала. Имеет планетарную конструкцию. Третье поколение Торсен используется, в основном, в качестве межосевого дифференциала на автомобилях, имеющих полный привод. Механизм имеет компактные габариты в связи с тем, что ведущая шестерня и оси сателлитов расположены в конструкции параллельно.

Ради будущего и экономии топлива: Quattro Ultra

В 2022 году Audi представила новый по конструкции тип полного привода: Quattro ultra, который впервые нашел применение на Audi A4 allroad в середине 2022 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.

Блокировка дифференциала и система курсовой устойчивости

Принудительная блокировка дифференциала с гидравлическим приводом

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 , 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 , датчики которой контролирует все необходимые параметры во время движения автомобиля. На основе полученных данных работа автомобиля корректируется автоматически.

Устройство и основные компоненты

Audi Quattro

Рассмотрим, из каких основных элементов состоит Торсен:

Корпус (другое название: «чашка дифференциала»). Он передает крутящий момент от главной передачи на полуосевые шестерни через сателлиты. На нем крепится ведомая шестерня главной передачи. Внутри чашки дифференциала имеются оси, на которых установлены сателлиты.
Правая и левая полуосевые шестерни (другое название: «солнечные шестерни»). Они передают крутящий момент на оси/полуоси через шлицевое соединение.
Сателлиты правой и левой полуосевых шестерен. Соединяют чашку дифференциала и полуосевые шестерни. Торсен имеет в своей конструкции четыре сателлита.
Выходные валы.

Как работает простой дифференциал

Устройство простейшего дифференциала показано на анимации: вращение от двигателя передается через ведущую шестерню главной пары к ведомой шестерне, которая жестко закреплена на корпусе дифференциала. Затем через установленные в корпусе шестерни-сателлиты вращение передается на полуосевые шестерни которые в свою очередь через приводные валы передают вращение колесам автомобиля.

Дифференциал устроен таким образом, что установленные в его корпусе шестерни-сателлиты могут вращаться вокруг своей оси. При движении по прямой вращение от ДВС через ГП передается на корпус дифференциала, он вращаясь передает крутящий момент на колёса через шестерни-сателлиты и полуосевые шестерни, при этом сателлиты в корпусе дифференциала не вращаются вокруг своей оси, так как автомобиль едет по прямой и его колеса проделывают равный путь. Если автомобиль отклоняется от прямолинейного движения и начинает поворачивать мы наблюдаем картину которая изображена на рисунке выше. Как мы можем понять колеса движутся с различной скоростью, внутренне колесо движется по более короткому пути, внешнее соответственно проделывает более длинный путь. Чтобы стало возможным проделать разный путь за одинаковое время колёса должны вращаться с разной скоростью, что и обеспечивает дифференциал. В повороте увеличивается сопротивление вращению у внутреннего колеса, внутренняя полуосевая шестерня вращается медленнее наружной, заставляя сателлиты в корпусе дифференциала поворачиваться вокруг своей оси, позволяя колесам вращаться с разной скоростью. Всем автомобилистам известно что дифференциал отлично справляется со своей задачей пока мы ездим по дорогам и не съезжаем в сторону. Если автомобиль движется по дороге с одинаковым сцеплением никаких проблем нет, но стоит нам съехать с асфальта хотя-бы одним колесом например на лед или просто качественную грязь как мы просто не сможем сдвинуться. В этом случае колесо с плохим сцеплением с дорогой начнет бодро и весело вращаться в воздухе раскидывая грязь, второе колесо которое стоит на асфальте при этом и не подумает пошевелиться, думаю многие попадали в подобную ситуацию.

Коэффициент блокировки (КБ) — соотношение крутящего момента на отстающем колесе к моменту на забегающем колесе. Его величина для симметричного дифференциала всегда равна 1, для дифференциалов повышенного трения — от 1 до 5. Чем больше КБ, тем лучше проходимость автомобиля. То есть при КБ = 3 момент на отстающем колесе будет в три раза больше, чем на буксующем, а при КБ = 5 — в пять раз. Но момент на колесе в эту секунду будет возможным от 20 до 70%, в зависимости от возможности блокирующего механизма.

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)

Torsen T2 (Торсен тип 2 — диф с самоблоком) или реально нужная всем вещь

А пока я вспоминаю, что я делал с Лехусом после покупки, кроме нажатия газа в пол, напишу, как здесь это называют, «барыга-пост».
Нам встаёт «болт в болт» с Toyota GT86 или Subaru BRZ, а из-за короткой пары 4.1 тачка становится чуть резвее с места, да и вообще, становится как пуля резкой чуть быстрее. Да, немного ограничивается максимальная скорость, но так как на максималке никто из нормальных людей по общественным дорогам не ездит, то считаю это реально лучшим, не побоюсь этого громкого и технического слова тюнингом

Очень долго искал, но дешевле 33 000р. на просторах интернета не находил, но вдруг чудо случилось. Заказали с незнакомым мне парнем по редуктору, не были уверены на 100%, что это Торсены, пока они не пришли, а мы не сняли крышку и не поставили их на свои авто. Всё работает, теперь ты король дрифта и чувствуешь машину очень хорошо. Нужно лишь поменять 2 оригинальный сальника к полуосям и залить масло, обязательно с прификсом (в случае с Motul прификс LS) для самоблоков. Залил сначала стандартное масло RED LINE 75W90NS, были вибрации, теперь всё «как по маслу». Объём где-то 1,3-1,4 литра, менял в BM Performance

на Авиамоторной, привет Андрей drool

Позже решили возить для людей эту редкую и нужную вещь, уже доставил двум людям в Москве, надеюсь они отпишутся здесь, что уже катают и ВСЁ ОГОНЬ. Далее привезли уже 10 штук, доставка ТК Энергия

700р, в связи с чем:

Продам бу редукторы Торсен тип 2 из Европы с GT86 / BRZ, пара 4.1, с рабочих авто, по пробегу без понятия, но на вид свежие (даже себе поставил хуже — ржавый снаружи, но внутри всё ок). Все торсены от 2012 года, вес 33 кг. Гарантий никаких нет, так как и мне их никто не давал.

Номер нового редуктора 41110-18021

в сборе по стоимости от 150 000+ рублей