Диференціал "торсен": принцип роботи

"Торсен" - це одна з різновидів диференціалів, що самоблокуються. Такий механізм є як на вітчизняних авто, так і на іномарках. Принцип дії диференціала "Торсен" побудований на мінливому терті механічних частин, яке призводить до розподілу обертального моменту між колісною парою.

Призначення

Отже, для чого потрібен цей механізм? Найпростіший диференціал здатний розподіляти потужність або крутний момент між двох коліс однаково, рівномірно. Якщо одне колесо буксує і не може зачепитися за дорожнє полотно, то крутний момент на другому колесі буде рівним нулю. Вдосконалені моделі, а переважна їх більшість-це диференціали з механізмом самоблока, оснащені системою, що блокує вивішену піввісь. Тоді крутний момент розподіляється так, щоб максимальна потужність була на колесі, яке зберегло хороше зчеплення з дорогою.

Диференціал "Торсен" - це найбільш оптимальне рішення для повнопривідного автомобіля, експлуатованого здебільшого у важких умовах. "Торсен" - це не прізвище розробника, а абревіатура. Це означає чутливість до обертального моменту або Torque Sensing.

Про історію створення

Вперше диференціал "Торсен" з`явився в 1958 році. Розробив конструкцію і принцип дії американський інженер В. Глизман. Патент на серійне виробництво цього самоблокуючого механізму отримала компанія "Торсен", ім`я якої і стало назвою для пристрою.

Пристрій

Даний механізм влаштований зі звичних елементів-пристрій аналогічно будь-якому планетарному вузлу. Можна виділити основні деталі-це корпус, черв`ячні шестерні, сателіти.

Що стосується загальної концепції, то тут не дуже багато відмінностей, якщо порівнювати зі звичайними механізмами. Корпус жорстко кріпиться на провідному вузлі трансмісії. Усередині корпусу встановлені сателіти. Вони закріплені на спеціальних осях. Сателіти знаходяться в жорсткому зачепленні з шестернями півосей. Шестерінки півосей закріплені на вали, на які і передається крутний момент.

А тепер що стосується безпосередньо механізму "Торсен". В даному вузлі шестерня півосей має гвинтові зуби. Це не що інше, як традиційний черв`ячний вал.

Сателіти являють собою пару косозубих шестерень. Один елемент цієї пари формує з шестернею Півосі черв`ячну пару. Пара шестерень-сателітів може взаємодіяти і між собою за рахунок прямозубого зачеплення. У конструкції є цілих три сателіта, кожен з яких представляє пару шестерень.

Принцип дії

Давайте подивимося, як працює диференціал "Торсен". Розглянемо це на прикладі міжколісного вузла. Коли пара ведучих коліс рухається прямолінійно, то вони обидва стикаються з однаковим опором. Тому механізм розподіляє крутний момент рівномірно між обома колесами. При русі прямо сателіти не задіяні, і зусилля передається безпосередньо від чашки до напівосьових шестерень.

Коли машина входить в поворот, то внутрішнє колесо відчуває більший опір і швидкість його знижується. Черв`ячна пара внутрішнього колеса починає працювати. Шестерня Півосі обертає сателітну шестерню. Остання передає крутний момент до другої шестерні Півосі. Тим самим збільшується зусилля на зовнішньому колесі. Так як різниця крутного моменту на двох сторонах невелика, то тертя в другій черв`ячної парі теж невисока. В даному випадку самоблокування не відбудеться. Ось на цьому і заснований принцип диференціала "Торсен".

Коли ж одне з провідних коліс автомобіля знаходиться на слизькій ділянці, то його опір знижується. Крутний момент прагне саме до цього колеса. Піввісь розкручує шестерню сателіта, а вона передає крутний момент до другого сателіту. В цьому випадку буде Самоторможеніе. Шестерня сателіта не здатна виступати провідним елементом і не може обертати полуосевую шестерню через певні особливості черв`ячних передач. Тому черв`ячна пара заклинює. А при заклинюванні вона загальмує обертання другої пари, і обертальний момент на кожній з півосей вирівняється.

Три режими роботи

Якщо розглядати повністю принцип роботи диференціала "Торсен", то потрібно сказати, що система може працювати в трьох різних режимах. Конкретний режим залежить від рівня опору на колесі. Коли воно однакове, то обертальний момент розподіляється рівномірно.

Якщо на одному з коліс опір підвищується, то в роботу включається черв`ячна пара, і тим самим приводиться в дії друга пара, незважаючи на невеликий опір на ній. Це веде до перерозподілу моменту так, як потрібно. В цьому випадку одне колесо сповільниться. Друге стане обертатися швидше.

Якщо на одній з шин повністю втрачається опір, тоді це буде супроводжуватися блокуванням або заклинюванням черв`ячної пари через велике тертя. Тоді відразу ж гальмується друга пара. Крутний момент вирівнюється. Робота диференціала "Торсен" в цьому режимі схожа з прямолінійним рухом.

Три типи "Торсена"

У першому варіанті в якості черв`ячних пар використовуються шестерінки провідних півосей, а також сателіти. Для кожної Півосі є свої сателіти, з`єднані попарно з тими, що на протилежній осі. З`єднання це здійснюється за допомогою прямозубого зачеплення. Осі сателітів перпендикулярні піввісь. Даний варіант диференціала "Торсен" визнаний найпотужнішим Серед всіх аналогічних конструкцій. Він здатний працювати в дуже широкому діапазоні крутного моменту.

Другий варіант відрізняється тим, що осі сателітів знаходяться паралельно до півосей. Сателіти в даному випадку встановлені інакше. Вони знаходяться в спеціальних посадочних місцях чашки. Парні сателіти з`єднуються косозубим зачепленням, яке при розклинюванні бере участь в блокуванні.

Третій варіант є єдиним серед всієї серії, де конструкція планетарна. Він застосовується в якості міжосьового диференціала в повнопривідних машинах. Осі сателітів і провідні шестерінки тут теж паралельні один одному. За рахунок цього вузол дуже компактний. Завдяки конструкції спочатку можна розподіляти навантаження між двох мостів у співвідношенні 40: 60. Якщо спрацьовує часткове блокування, то пропорція може відхиляться на 20 %.

Переваги диференціалів цієї конструкції

Переваг у даній конструкції досить багато. Даний механізм встановлюють за те, що точність його роботи надзвичайно висока, при цьому працює пристрій дуже плавно і тихо. Потужність розподіляється між колесами і мостами автоматично-будь-яке втручання водія не потрібно. Перерозподіл моменту ніяк не впливає на гальмування. Якщо диференціал експлуатується коректно, то обслуговувати його не потрібно – від водія потрібно тільки перевіряти і періодично міняти масло.

Саме тому багато водіїв ставлять диференціал "Торсен " на"Ниву". Там також застосована система постійного повного приводу і ніякої електроніки, тому нерідко любителі екстриму змінюють штатний Диференціал на даний вузол.

Недостатки

Є і мінуси. Це висока ціна, адже всередині конструкція влаштована досить складно. Так як диференціал працює на принципі терни, через це підвищується витрата палива. При всіх перевагах ККД досить низький, якщо порівнювати зі схожими системами іншого типу. Механізм має високу схильність до заклинювання, а знос внутрішніх елементів досить інтенсивний. Для змащення потрібні спеціальні продукти, так як при роботі вузла виділяється багато тепла. Якщо на одній осі встановлені різні колеса, то деталі зношуються ще більш інтенсивно.

Застосування

Застосовують вузол в якості міжколісного і міжосьового механізму для перерозподілу крутного моменту. Агрегат такого плану встановлюється на багато іномарки, але найширшу популярність він отримав на Audi Quatro. Виробники повнопривідних авто дуже часто віддають перевагу саме цій конструкції. Диференціал "Торсен" на ВАЗ встановлюють за порівняльну простоту і миттєву роботу.