Принцип работы торсен: поколения, устройства и принцип работы

Червячные самоблокирующиеся дифференциалы

Червячный самоблокирующийся дифференциал обеспечивает автоматическую блокировку в зависимости от разности крутящих моментов на корпусе и полуоси (приводном вале). При проскальзывании колеса, сопровождаемом падением крутящего момента, червячный дифференциал блокируется и перераспределяет крутящий момент на свободное колесо. Блокировка при этом частичная, а ее степень зависит от величины падения крутящего момента.

Известными конструкциями червячных дифференциалов являются дифференциал Torsen (от сокращенного Torque Sensing — чувствительный к крутящему моменту) и дифференциал Quaife. Конструкции данных дифференциалов представляют собой планетарный редуктор, состоящий из червячных шестерен: ведомых (полуосевых) и ведущих (сателлитов). Сателлиты могут располагаться параллельно полуосям (Quaife, Torsen Т-2) или перпендикулярно полуосям (Torsen Т-1).

Особенностью червячной шестерни является то, что она может приводить во вращение другие шестерни, а сама не может вращаться от других шестерен. При этом говорят, червячная шестерня расклинивается. Данное свойство используется для частичной блокировки червячного дифференциала.

Червячные самоблокирующиеся дифференциалы широко применяются как в качестве межколесных, так и межосевых дифференциалов.

Самоблокирующийся червячный дифференциал (самоблок) — устройство, которое позволяет частично компенсировать главный недостаток свободного дифференциала, а именно его полную беспомощность при наезде одного колеса на скользкое покрытие. По принципу работы, самоблокирующиеся дифференциалы можно разделить на два типа: speed sensitive, то есть срабатывающих от разницы в угловых скоростях вращения полуосей, и torque sensitive — срабатывающих от разницы передаваемого на полуоси крутящего момента. Для понимания работы самоблока сначала разберёмся с принципом работы обыкновенного дифференциала и его недостатками.

Самоблокирующийся червячный дифференциал типа «Квайф»

Автором этой конструкции является англичанин Rod Quaife. В данном случае, оси сателлитов параллельны полуосям. Сателлиты расположены в своеобразных карманах чашки дифференциала. При этом парные сателлиты имеют не прямозубое зацепление, а образуют между собой еще одну гипоидную пару, которая расклиниваясь, так же участвует в процессе блокировки.
Принцип работы самоблокирующегося дифференциала

На рисунке приведен эскиз самоблокирующегося дифференциала. Рассмотрим его элементы и принцип работы.
Когда одно из колес (например, правое) начинает отставать, связанная с ним полуосевая шестерня 4 вращается медленнее корпуса 1 и поворачивает входящий с ней в зацепление сателлит 5. Он передает движение связанному с ним сателлиту 5 из левого ряда, а тот, в свою очередь, на левую полуосевую шестерню 3. Так обеспечиваются разные угловые скорости колес в повороте. Благодаря разности крутящих моментов на колесах в винтовом зацеплении возникают осевые и радиальные силы, прижимающие полуосевые шестерни 3, 4 и сателлиты 5, 6 торцами к корпусу 1, 2. Сателлиты 5, 6 также прижимаются к поверхности отверстий 8, в которых они расположены. За счет этого и возникают силы осуществляющие частичную блокировку. Степень блокировки определяется соответствующим коэффициентом.

Плюсы:
+ блокировка колес вплоть до 70%
+ не ощущается на руле никаких рывков
+ не требуется заливать спец масло в КПП
+ практически не требует обслуживания
+ при установке не возникает никаких проблем
+ практически неограниченный срок службы
+ высокая проходимость
+ застрять довольно сложно
+ отличная управляемость
+ увеличение скорости прохождения поворотов
+ значительно легче вывести автомобиль из заноса
+ появляется чувство равновесия

Минусы
— в ходе эксплуатации падает преднатяг
(чтобы восстановить преднатяг необходимо менять регулировочные шайбы)
— рекомендуется менять регулировочные шайбы в районе 20-40тыс.км в зависимости от манеры езды.
— в случае не соблюдения регламентных работ система будет работать, как обычный дифференциал.

«Самоблокируемый червячный дифференциал (самоблок, блокировка дифференциала повышенного трения) — устройство, которое позволяет частично компенсировать главный недостаток свободного дифференциала, а именно его полную беспомощность при наезде одного колеса на скользкое покрытие. Существует два типа самоблокирующихся дифференциалов (отличаются по принципу работы):
1. speed sensitive — самоблокирующийся дифференциал, срабатывающий от разницы угловых скоростей вращения полуосей
2. torque sensitive — самоблокирующийся дифференциал, срабатывающий от разницы передаваемого на полуоси крутящего момента Самоблокируемый червячный дифференциал (самоблок, блокировка) устанавливается вместо классического неблокирующегося дифференциала, имеющегося на всех колесных транспортных средствах.
Самоблокируемый червячный дифференциал (самоблок, блокировка) не содержит в своей конструкции электронных компонентов, датчиков, пневматики, гидравлики или дистанционной механики. Автоматическая работа самоблокирующегося дифференциала не возлагает на водителя дополнительных действий по управлению и обслуживанию транспортного средства.
Самоблокирующийся дифференциал — один из способов блокировки дифференциала. Автором данной конструкции является англичанин Rod Quaife. Сателлиты у такого дифференциала расположены в два ряда параллельно оси вращения корпуса. Причем они крепятся не на осях, а находятся в закрытых с обоих концов отверстиях корпуса. Правый ряд сателлитов входит в зацепление с правой полуосевой шестерней, левый ряд, соответственно, с левой. Кроме того, сателлиты из разных рядов зацепляются между собой попарно. Все зубчатые колеса имеет винтовые зубья.
Аналогичные дифференциалы повышенного трения производятся в России для отечественных автомобилей ВАЗ, НИВА, ШевиНИВА, УАЗ. Основные достоинства самоблокирующихся дифференциалов типа «Квайф» (Quaife).
Самоблокирующийся дифференциал позволяет частично устранить пробуксовку при разных коэффициентах сцепления колес автомобиля.
Самоблокирующийся дифференциал повышает проходимость автомобиля и его управляемость при движении по дорогам с разным покрытием.
Самоблокирующийся дифференциал улучшает динамику разгона автомобиля на дорогах с любым покрытием.
Самоблокирующийся дифференциал не требует дополнительных усилий от водителя (включение самоблока происходит автоматически).
Самоблокирующийся дифференциал взаимозаменяем со стандартными дифференциалами.
Полной блокировки не наступает (нагрузки на полуоси (привода) не такие критичные, как у 100% блокировки, что исключает их поломку)
Разблокируется при сбросе газа.»

Присутствие блокировки позволяет проходить повороты на большой скорости. Когда вы входите в поворот на пределе возможностей резины, разгружается или даже вывешивается колесо, находящееся внутри поворота. В этой ситуации на обычной машине начинает работать дифференциал, и скорость резко падает, поскольку вывешенное колесо получает момент и крутится, а загруженное наружное колесо лишается крутящего момента. На автомобиле с блокировкой дифференциала, даже если полностью вывешено одно из колес, другое колесо не теряет крутящего момента. По мнению профессиональных спортсменов, наличие самоблокировки дифференциала позволяет лучше чувствовать автомобиль и дорогу на прямых участках.

Винтовая, или «червячная» блокировка мостов

В обычном режиме винты («червяки» — из-за формы винтов) свободно обкатываются вокруг центральной шестерни. В случае изменения момента винты проскальзывают в крайнее положение и фиксируются в эксцентричных пазах. Когда момент выравнивается, винты возвращаются в исходное положение. Как и дисковые винтовые блокировки обладают возможностями преднатяга.

Винтовые блокировки наиболее пригодны для использования на обычном автомобиле. Из производящихся в России они наиболее долговечны и просты в эксплуатации. Все их элементы износоустойчивы (ресурс винтовой блокировки порой превышает ресурс коробки передач, не говоря уже о ресурсе редуктора моста).

Установка СБД относится к сфере «глубокого» тюнинга. Так называют мероприятия, проводимые в том случае, когда клиент хочет, чтобы машина не столько выглядела оригинально, сколько ехала лучше, чем ей подобные. Такие услуги оказывают исключительно в профессиональных тюнинговых центрах. Рядовому автолюбителю специалисты рекомендуют установить винтовую блокировку. Она надежна (сопоставима по ресурсу с коробкой передач), имеет наиболее сглаженные моменты включения-выключения и широкие возможности по блокировке.

Самоблокирующиеся дифференциалы «Квайф»

Сателлиты данного механизма расположены в два ряда параллельно оси вращения корпуса, причем крепятся не на осях, а находятся в закрытых с торцов отверстиях корпуса.

Правый ряд сателлитов входит в зацепление с правой полуосевой шестерней, левый — соответственно с левой.

Кроме того, сателлиты из разных рядов зацепляются между собой попарно.

Когда одно из колес начинает отставать, связанная с ним полуосевая шестерня вращается медленнее корпуса и поворачивается входящей с ней в зацепление сателлит.

Он передает движение связанному с ним сателлиту из другого ряда, а тот, в свою очередь, — на полуосевую шестерню.

Так обеспечиваются разные угловые скорости колес в повороте.

Благодаря разности крутящих моментов на колесах в винтовом зацеплении возникают осевые и радиальные силы, прижимающие полуосевые шестерни и сателлиты торцами к корпусу. Последние также прижимаются вершинами зубьев к поверхности отверстий, в которых они расположены. За счет этого и возникают силы, осуществляющие частичную блокировку. Величина коэффициента блокировки зависит от угла наклона зубьев сателлитов и шестерен. Устанавливая в корпус комплекты сателлитов и шестерен с различным углом наклона зубьев, можно изменять коэффициент блокировки

Самоблокирующиеся дифференциалы «Торсен»

Получили свое название от англ. torque- «крутящий момент» и sensing — «чувствительный». Под этой маркой выпускаются два типа конструкций.

В первом сателлиты расположены в корпусе перпендикулярно его оси и объединены между собой с помощью прямозубого зацепления, а с полуосевыми шестернями связаны червячным зацеплением. В повороте полуосевая шестерня, связанная с отстающим колесом, поворачивает входящий с ней в зацепление сателлит, а он, в свою очередь, вращает второй сателлит и полуосевую шестерню.

Эта «цепочка» позволяет колесам вращаться с разной скоростью.

Силы трения, возникающие в червячном зацеплении от разности моментов на колеса, и осуществляют частичную блокировку дифференциала.

Применение комплектов сателлитов и шестерен с различным профилем червячного зацепления дает возможность изменять коэффициент блокировки.

Второй тип «Торсена» отличается тем, что в нем сателлиты расположены параллельно оси корпуса дифференциала в отверстиях и соединены попарно между собой и полуосевыми шестернями винтовым зацеплением.

Работа механизма на поворотах и частичная блокировка осуществляется так же, как у «Квайфа». Этот вариант конструкции менее сложен, кроме того, позволяет уменьшить диаметр корпуса дифференциала.

поколения, устройства и принцип работы

Главная » Устройства

Устройства

Автор mitty На чтение 5 мин Просмотров 87 Опубликовано 08. 09.2021

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.

Содержание

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.

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.

Оцените автора

Дифференциал повышенного трения Torsen

Бытовая техника

Автомобильная промышленность

Дифференциал повышенного трения Torsen

Торсен дифференциал повышенного трения содержит набор сложных зубчатых передач,
Но это самый эффективный из всех LSD. Этот продукт является товарным знаком корпорации JTEKT. Торсен был впервые запатентован Глисманом в 1958.

Конструкция:

Компоненты, используемые внутри Torsen, уникальны,
И они обеспечивают самый блестящий способ обеспечения дифференциального действия и;
Также, преодоление проблемы с разницей тяги.

Имеет пару специально разработанных зубчатых передач. Они разработаны на основе цилиндрического зубчатого колеса (червячного колеса) и узла червячной передачи. Это основной принцип работы Torsen. Уникальная особенность червячной передачи и узла червячного колеса заключается в том, что вращающаяся червячная передача может вращать червячное колесо,
Тогда как наоборот невозможно. Это означает, что вращающееся червячное колесо не может
крутить червячную передачу (узел в этом случае заблокирован).

Пара узла червячного колеса и червячной передачи крепится к картеру дифференциала. Половины выходных валов соединены по обе стороны от червячных передач, приводящих в движение колеса.

Мощность от трансмиссии передается на узел шестерни и зубчатого венца, который является стандартным для любого дифференциала. Червячные колеса вращаются вместе с зубчатым венцом. На каждом конце червячного колеса установлена ​​цилиндрическая шестерня.
Цилиндрические шестерни зацеплены так, что обе червячные шестерни вращаются с
одинаковой скоростью и в противоположных направлениях.

Вариант 1 (автомобиль движется прямо):

В этом случае мощность от зубчатого венца напрямую передается на вторичные валы через корпус дифференциала. Червячные колеса и червячные передачи заблокированы и вращаются как единое целое. Червячные колеса не вращаются вокруг своей оси,
И червячные колеса не вращаются вокруг своей оси. Равное количество мощности распределяется на колеса.

Случай 2 (автомобиль поворачивает направо):

В этом случае левое колесо должно вращаться с большей скоростью, чем правое.
Червячная передача более быстрой левой оси будет вращать соответствующее червячное колесо
вокруг своей оси с большей скоростью. Принимая во внимание, что правая ось вращается в противоположном
Направлении, если рассматривать ее относительное движение с левой осью. Таким образом, правое червячное колесо будет вращаться в противоположном направлении.

Цилиндрические шестерни, находящиеся в зацеплении на концах червячных колес, гарантируют, что
Червячные передачи вращаются с одинаковыми скоростями, но в противоположном направлении. Это обеспечивает идеальное дифференциальное действие.

Случай 3 (одно колесо на скользкой поверхности, а другое на нескользкой поверхности):

В этом случае автомобиль, оборудованный обычным дифференциалом, позволит передать большую часть мощности
на скользкое колесо. Таким образом, автомобиль застрянет.

Также прочтите – Что такое дифференциал повышенного трения? Как это работает

В Torsen LSD чрезмерная скорость буксующего колеса может быть использована в свою пользу. Когда проскальзывающее колесо (скажем, правое колесо) начинает вращаться с большей скоростью,
Это увеличение скорости будет передано правому червячному колесу через правую червячную передачу. Правое червячное колесо начинает вращаться вокруг своей оси,
Поэтому передаем мощность на левое червячное колесо, так как они оба связаны с помощью прямозубых шестерен.

Мы знаем, что уникальной особенностью червячного колеса и червячной передачи является то, что червячное колесо не может вращать червячную передачу. Этот принцип применен в Torsen как левый
Червячное колесо не может вращать левую червячную передачу, и весь механизм блокируется. В результате левое и правое колеса начинают вращаться с одинаковой скоростью.

Также прочтите – Дифференциал повышенного трения с электронным управлением (eLSD)

Чтобы выдерживать нагрузку тяжелого автомобиля, к картеру дифференциала добавлены еще две пары червячных передач,
и узел червячных колес.

Предыдущий пост

Следующий пост

A Технология контроля трения для дифференциала TORSEN

Оставить комментарий

/ Автоматические коробки передач, Механические коробки передач, Новостная передача, Новости_Технологии, Роботизированные коробки передач, Технологии, Трансмиссии / Автор
Ромен Николя

Изобретение JTEKT, касающееся «Технологии управления трением для дифференциала повышенного трения с датчиком крутящего момента», было удостоено «Награды за изобретение» на церемонии вручения Национальной награды за изобретения в 2014 году, самой большой награды за изобретения в Японии, организованной Японским институтом изобретений и инноваций. Компания получила награду впервые за пять лет. Церемония награждения прошла в присутствии Его Высочества принца Хитачи и Его Высочества принцессы Хитачи в Токио, и на ней присутствовали четыре изобретателя из JTEKT .

Это изобретение предлагает инновационную технологию, относящуюся к подавлению самовозбуждающейся вибрации, необходимую для применения дифференциала повышенного трения с датчиком крутящего момента зубчатого типа (далее именуемого TORSEN®) в гибридных полноприводных транспортных средствах, которые требуют высокой бесшумности и безопасности. . TORSEN представляет собой механизм распределения движущей силы, чувствительный к крутящему моменту, который мгновенно оптимизирует распределение крутящего момента между передними и задними колесами, а также между правым и левым колесами в автомобиле в зависимости от условий движения за счет использования уникальной конструкции редуктора.

Недавно разработанный ТОРСЕН может ограничивать проскальзывание передних и задних колес и полностью передавать мощность двигателя и мотора на дорожное покрытие даже в условиях скользкого дорожного покрытия из-за дождя и снега. Для достижения рабочих характеристик при сохранении бесшумности большую роль играет технология управления трением в соответствии с настоящим изобретением.

В зависимости от условий движения автомобиля ТОРСЕН должен вращать шестерни по-разному, создавая внутреннее трение. В этом случае трение должно создаваться плавно при подавлении самовозбуждающейся вибрации на скользящей части . Чтобы достичь этого, JTEKT выяснил взаимосвязь между профилем шероховатости поверхности зубчатого колеса и бесшумностью на основе теоретического расчета характеристик трения при смешанной смазке (смесь граничной смазки и гидродинамической смазки) и обнаружил особый эффект (изобретение) путем разработки . поверхность с новым индексом шероховатости , введенным на основании этого заключения.

Кроме того, когда шероховатость сформирована для обеспечения виброустойчивости, локальное поверхностное давление скользящей части повышается, а сопротивление заеданию и износостойкость снижаются. Компания JTEKT решила эту проблему с помощью многослойного нанопокрытия , состоящего из карбида вольфрама (WolframCarbid) и алмазоподобного углерода (DLC), с использованием метода покрытия, называемого методом магнетронного распыления .

Таким образом, эта система обеспечивает улучшенную бесшумность, более низкий расход топлива и безопасность, обеспечивая при этом надежность даже на серьезном боковом участке передачи, превышающем сотни мегапаскалей, с помощью вышеуказанной технологии контроля трения.